influence des conditions de mise en œuvre des composites
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Mémoire de fin d’études :
Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.
I
Sous la direction de : M. Ismaïla GUEYE
M. Raffaele VINAI
Présenté par:
YACOUB Azibert Mahamat Saleh
Influence des conditions de mise en œuvre des
composites latérite/ciment sur la durabilité
des couches de base.
Pour l’obtention du diplôme en master d’ingénierie de l’eau et de l’environnement
Option : Génie Civil
Mémoire de fin d’études :
Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.
YACOUB Azibert Mahamat Saleh Promotion 2009-2010
II Année académique 2009/2010
Sommaire
AAAVVVAAANNNTTT---PPPRRROOOPPPOOOSSS .................................................................................................................................................. 2
RRREEESSSUUUMMMEEE ................................................................................................................................................................ 3
III ... IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCTTTIIIOOONNN GGGEEENNNEEERRRAAALLLEEE .................................................................................................................... 7
CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE111::: EEETTTAAATTT DDDEEE LLL’’’AAARRRTTT ........................................................................................................................... 9
II.. CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess ssoollss llaattéérriittiiqquueess .............................................................................................................12
II..11 MMaattéérriiaauuxx àà ll''oorriiggiinnee ddeess llaattéérriitteess ................................................................................................................ 12
II..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess llaattéérriitteess ....................................................................................................................... 12
II..33 PPrroocceessssuuss dd''aallttéérraattiioonn ggééoocchhiimmiiqquuee ............................................................................................................. 13
II..44 CCaarraaccttéérriissttiiqquuee pphhyyssiiqquuee eett MMoorrpphhoollooggiiee ................................................................................................... 13
II..44..11.. DDiifffféérreennttss pprrooffiillss llaattéérriittiiqquueess ........................................................................................................................................................................................................................1133
II..44..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess ....................................................................................................................... 14
II..44..33 CChhiimmiiee eett MMoorrpphhoollooggiiee ..............................................................................................................................................................................................................................................1144
II..55 UUttiilliissaattiioonn ddee llaa llaattéérriittee DDaannss lleess ttrraavvaauuxx ppuubblliiccss ....................................................................................... 15
IIII.. SSttaabbiilliissaattiioonn oouu aamméélliioorraattiioonn aauu cciimmeenntt eett ssoollss-- cciimmeenntt ................................................................................16
IIII..11 GGéénnéérraalliittéé ................................................................................................................................................. 16
IIII..22 CCrriittèèrreess ddee ccoonnvveennaannccee ........................................................................................................................... 16
IIII..33 LLee lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee cciimmeenntt ..................................................................................................................................................................................................................................1177
IIII..33..11 LLeess aaccttiioonnss dd’’uunn cciimmeenntt ..........................................................................................................................................................................................................................................1188
IIII..33..22 AAccttiioonnss eett aavvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt ......................................................................................................1188
IIII..33..44..22 AAvvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt ..................................................................................................................................1199
IIII..33..44..22..11 AAvvaannttaaggeess tteecchhnniiqquueess ....................................................................................................................................................................................................................................1199
IIII..33..44..22..22 AAvvaannttaaggeess ééccoonnoommiiqquueess ............................................................................................................................................................................................................................2200
IIII..33..44..22..33 AAvvaannttaaggeess eett iinnccoonnvvéénniieenntt eennvviirroonnnneemmeennttaauuxx ....................................................................................................................................................2200
CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 222 ::: CCCAAARRRAAACCCTTTEEERRRIIISSSTTTIIIQQQUUUEEESSS GGGEEEOOOTTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEESSS DDDEEESSS LLLAAATTTEEERRRIIITTTEEESSS,,, EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDUUU LLLIIIAAANNNTTT CCCIIIMMMEEENNNTTT .............................................................................................................21
II.. ggrraavveelleeuuxx llaattéérriittiiqquueess -- ccaarraaccttéérriissttiiqquueess ggééootteecchhnniiqquueess ...................................................................... 21
II..11 GGéénnéérraalliittéé .................................................................................................................................................... 21
II.. 22 TTrraavvaauuxx ddee tteerrrraaiinn ...................................................................................................................................... 21
II..33 lleess ttrraavvaauuxx aauu llaabboorraattooiirree ............................................................................................................................ 21
II..33 ccaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess eett ddeessccrriippttiioonnss ddeess ddiifffféérreennttss eessssaaiiss .................................................................. 23
II..33..11 AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee ppaarr ttaammiissaaggee -- NNFF PP 9944--005566 ........................................................................................................................................2233
II..33..22 LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511 ........................................................................................................................................................................................2233
II..33..33 LLaa VVaalleeuurr aauu bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee :: NNFF PP 9944--006688 ................................................................................................................................................................2233
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II..33..44 PPooiiddss ssppéécciiffiiqquuee NNFF PP 9944-- ......................................................................................................................................................................................................................................2233
II..33..55 TTeenneeuurr eenn mmaattiièèrree oorrggaanniiqquuee :: NNFF PP 9944--004477 ..........................................................................................................................................................................2233
II..33..66 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddee ssooll ..........................................................................................................................................................................................................................................................2233
IIII.. EETTUUDDEE DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN DDUU LLIIAANNTT CCIIMMEENNTT ................................................................... 24
IIII..11 DDeessccrriippttiioonn dduu lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee uuttiilliisséé ..................................................................................................... 24
IIII..22 PPrrééppaarraattiioonn ddeess mmééllaannggeess àà ccoommppaaccttéé ........................................................................................................ 25
IIII..22..11 TTaammiissaaggee ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................2255
IIII..22..22 TTeenneeuurr eenn eeaauu :: NNFF PP 9944--005500 ........................................................................................................................................................................................................................2255
IIIIII.. LLEESS EESSSSAAIISS DDEE RREESSIISSTTAANNCCEESS ..................................................................................................... 25
IIIIII..11 EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé :: NNFF PP 9944--009933 .................................................................................................... 25
IIIIII..22 IInnddiiccee CCBBRR :: NNFF PP 9944--007788 ........................................................................................................................ 26
CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE ::: 333 PPPRRREEESSSEEENNNTTTAAATTTIIIOOONNN RRREEESSSUUULLLTTTAAATTT DDDEEESSS EEESSSSSSAAAIIISSS EEETTT DDDEEE LLL’’’EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDEEE CCCIIIMMMEEENNNTTT ................................................................................................................................................................27
II.. IIDDEENNTTIIFFIICCAATTIIOONNSS DDEESS PPRROOPPRRIIEETTEESS PPHHYYSSIIQQUUEESS ..................................................................................... 27
II..11 TTeenneeuurr eenn eeaauu iinniittiiaallee .................................................................................................................................. 27
II..22 RRééssuullttaatt dd’’AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee ........................................................................................................... 27
II..33 RRééssuullttaatt ddee LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511 ................................................................................... 28
II..55 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ssoollss ffiinnss .......................................................................................................................... 29
II..55..11 SSyynntthhèèsseess ddee ccllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ccaarrrriièèrreess ......................................................................................................................................................................................3300
II..66 VVaalleeuurr ddee bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee ....................................................................................................................... 30
IIII.. PPRREESSEENNTTAATTIIOONN DDEESS RREESSUULLTTAATTSS DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN .............................................................................. 30
IIII..11 DDéétteerrmmiinnaattiioonn ddee rrééfféérreennccee ddee ccoommppaaccttaaggee ddee llaattéérriittee :: EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé ......................................... 30
IIII..11..11 CCaarrrriièèrree CCCC33DD ......................................................................................................................................................................................................................................................................3300
IIII..22..22 CCaarrrriièèrree YYIIMMDDII ..................................................................................................................................................................................................................................................................3311
IIII..33 RReessiissttaannccee àà llaa ccoommpprreessssiioonn ssiimmppllee aapprrèèss ccuurree ddeess sséérriieess ......................................................................... 32
IIII..33..11 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess àà 00 %% ddee cciimmeenntt ..............................................................................................................3322
IIII..33..22 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess aamméélliioorrééeess àà 22%% eett 33 %%ddee cciimmeenntt ..................................................3322
IIII..44 IInnddiicceess CCBBRR ............................................................................................................................................... 33
IIII..55 TTeenneeuurr eenn eeaauu ............................................................................................................................................. 35
CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 444 ::: TTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEE DDDEEE MMMIIISSSEEE EEENNN ŒŒŒUUUVVVRRREEE DDDEEE CCCOOOMMMPPPOOOSSSIIITTTEEE ..........................................................36
II..11 MMaattéérriieellss ddee ttrraannssppoorrtt eett ddee ssttoocckkaaggee ddeess lliiaannttss .......................................................................................... 36
II..11..11 CCaass ppaarrttiiccuulliieerr ddee ttrraaiitteemmeenntt eenn ppllaaccee:: lliiaanntt eenn ssuussppeennssiioonn aaqquueeuussee ..........................................................................................3366
II..11..22 CCaass ddeess ((ppeettiittss)) cchhaannttiieerrss «« rruussttiiqquueess »»:: cciimmeenntt eenn ssaaccss ......................................................................................................................................3366
II..22 MMaattéérriieellss dd’’ééppaannddaaggee .................................................................................................................................. 37
II..22..11 TTyyppeess dd’’ééppaannddeeuurrss ............................................................................................................................................................................................................................................................3377
II..22..22 PPrréécciissiioonn ddee ll’’ééppaannddaaggee ............................................................................................................................................................................................................................................3377
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II..33 MMaattéérriieellss ddee pprrééppaarraattiioonn ddeess ssoollss ................................................................................................................ 38
II..44 MMaattéérriieellss ddee mmaallaaxxaaggee ................................................................................................................................. 38
II..55 MMaattéérriieellss dd’’aarrrroossaaggee .................................................................................................................................... 39
II..66 MMaattéérriieellss ddee ccoommppaaccttaaggee ............................................................................................................................. 40
II..77 MMaattéérriieellss ddee rrééggllaaggee .................................................................................................................................... 40
II..88 ÉÉmmiissssiioonnss ddee ppoouussssiièèrreess .............................................................................................................................. 41
II..88..11 PPrréévveennttiioonn eett pprrééccaauuttiioonnss lloorrss ddeess ooppéérraattiioonnss ....................................................................................................................................................................4411
II..88..22 UUttiilliissaattiioonn ddee lliiaanntt ssoouuss ffoorrmmee ddee ssuussppeennssiioonn ......................................................................................................................................................................4411
IIII.. CCOONNDDIITTIIOONN EETT PPRROOCCEEDDEESS PPOOUURR LLAA MMIISSEE EENN OOUUEEVVRREE ............................................................41
IIII..11 PPrrééppaarraattiioonn ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee ...................................................................................................................... 42
IIII..11..11 SSttaabbiilliissaattiioonn eenn ppllaaccee ..................................................................................................................................................................................................................................................4422
IIII..11..22 DDééccoohhééssiioonn dduu ssooll eenn ppllaaccee ................................................................................................................................................................................................................................4422
IIII..11..33 ÉÉlliimmiinnaattiioonn ddeess éélléémmeennttss ttrroopp ggrrooss eett hhoommooggéénnééiissaattiioonn ddeess mmaattéérriiaauuxx ..............................................................................4433
IIII..11..44 AAjjuusstteemmeenntt ddee ll’’ééttaatt hhyyddrriiqquuee dduu ssooll ..............................................................................................................................................................................................4433
IIIIII.. ÉÉPPAANNDDAAGGEE DDUU LLIIAANNTT EETT MMAALLAAXXAAGGEE .............................................................................................43
IIIIII..11 EEppaannddaaggee dduu lliiaanntt ..................................................................................................................................... 43
IIIIII..22 LLee mmaallaaxxaaggee .............................................................................................................................................. 44
IIVV.. LLEE CCOOMMPPAACCTTAAGGEE ....................................................................................................................................45
IIVV..11 CCoommppaaccttaaggee ppaarrttiieell ................................................................................................................................... 45
IIVV..22 DDiissppoossiittiioonnss nnéécceessssaaiirreess ........................................................................................................................... 46
CCOONNCCLLUUSSIIOONN GGEENNEERRAALLEE ...............................................................................................................................47
BBBiiibbblll iiiooogggrrraaappphhhiiieee .........................................................................................................................................................49
111eeerrr... DDDooocccuuummmeeennntttsss dddeee rrréééfffééérrreeennnccceeesss eeettt ttteeeccchhhnnniiiqqquuueeesss ............................................................................................ 49
222eee... ttteeexxxttteeesss nnnooorrrmmmaaatttiii fffsss ................................................................................................................................... 49
CCChhhaaapppiii ttt rrreee555 ::: AAAnnnnnneeexxxeeesss ..............................................................................................................................................51
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LLLiiisssttteee dddeeesss tttaaabbbllleeeaaauuuxxx
Tableau 1. Resistance des sols traités en ciment 10Tableau 2. Resistance des sols traités en ciment selon CEBTP 10Tableau 3. Elément d'identification du matériau terre 10Tableau 4. Résistance en compression simple après cure 11Tableau 5. Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment 17Tableau 6 Situation des carrières de latérites utilisé 22Tableau 7. Récapitulatif de l'analyse granulométrique 28Tableau 8. Limites d'Atterberg YIMDI 29Tableau 8. Limites d'Atterberg CC3D 29Tableau 10. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment 31Tableau 11. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment 31Tableau 12. Resistance à la compression simple à 0% de ciment 32Tableau 13. Resistance à la compression simple à 2% de ciment 32Tableau 14 Récapitulatif des essais à la compression simple 33Tableau 16. Teneur en eau avant et après le moulage 35Tableau 17: Notation des critères pour l’épandage des liants 38
LLLiiisssttteee dddeeesss fffiiiggguuurrreeesss
Figure 1. Courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindrique ............................................................................. 11Figure 2. Coupe géologique d’un sol latéritique ................................................................................................... 13Figure 3. Influence du traitement au ciment sur les caractéristiques de latérite (YACOUB, 2010). .................... 19Figure 4. Situation géographique des carrières ..................................................................................................... 22Figure 5. Eprouvettes confectionné et exposé à l'air ............................................................................................ 25Figure 6. Avant imbibition des éprouvettes à l’eau .............................................................................................. 26Figure 7. Limites granulométriques des matériaux stabilisables au ciment selon HRB ....................................... 27Figure 8. Fuseau granulométrique selon UNESCO .............................................................................................. 28Figure 9. Classification des sols fins .................................................................................................................... 29Figure 10. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente .................................................. 30Figure 11. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente .................................................. 31Figure 12. Courbe de la résistance à la compression simple ................................................................................ 33Figure 13.Appareil de poinçonnement à 50kN ..................................................................................................... 34Figure 14. Courbe CBR à 2% et 3% de ciment .................................................................................................... 34Figure 15.Type d’épandeur ................................................................................................................................... 37Figure 16. Indicateur de bord ................................................................................................................................ 38Figure 17. Malaxeur ROTOSTAB 525 ................................................................................................................ 39Figure 18. Type d’arroseur ................................................................................................................................... 40Figure 20. Type de compacteur ............................................................................................................................ 40Figure 20. Épandage du liant en sac ..................................................................................................................... 44Figure 21. Malaxeur ROTOSTAB en exécution .................................................................................................. 45
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VI
RRReeemmmeeerrrccciiieeemmmeeennnttt
Gloire et honneurs soient rendus à Dieu le tout puissant qui nous a protégés durant la période du
mémoire de fin d’études et par la grâce de qui ce rapport a pu être élaboré.
Ce travail ne saurait être une œuvre solitaire. Plusieurs personnes, de près ou de loin, ont contribué à
sa réalisation. Je voudrais ici leur exprimer notre profonde gratitude. Cette gratitude va tout
premièrement à mes encadreurs Mr Ismaïla GUEYE Chef d’UTER Infrastructures et Science de
Matériaux et Mr Raffaele VINAI qui n’ont pas lésiné sur les moyens pour que ce projet soit le plus
concret possible et à l’ensemble du corps professoral, pour les savoirs techniques et professionnels
qu’il m’a dispensé.
Nous tenons a remercié le LNBTP (Laboratoire Nationale de Travaux Publics) pour leur
collaboration et contribution à la réalisation de ce projet de recherche ; ainsi que son personnel
technique.
Nous remercions aussi du fond de cœur :
Tous nos amis et collègues du cycle master auxquels nous réitérons nos gratitudes pour leur soutien et
encouragement continus. Que Dieu leur soutienne aussi dans leur effort.
Tous les étudiants du 2iE qu’ils trouvent aussi leur part.
Toute ma famille respective qui m’adonné toujours sans cesse leur soutien financier, moral et aussi
spirituel. Que la paix et la quiétude leur soit rendu comme récompense.
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AAAVVVAAANNNTTT---PPPRRROOOPPPOOOSSS Construire et entretenir son réseau d’infrastructures, le Burkina Faso puise annuellement des milliers
de tonnes de granulats dans ses réserves naturelles selon le ministère de l’infrastructure. Ce
phénomène n’est pas unique, on le retrouve dans tous les pays du monde. Les impacts sur le milieu
naturel ne sont pas négligeables. Citons entre autres :
la perturbation des écosystèmes sur les sites d’extraction des matériaux;
la réduction des réserves en granulats ;
l’extraction, le transport et la mise en décharge des matériaux impropres à l’utilisation en
technique routière;
les nuisances générées par les transports et les risques induits par le trafic des véhicules ;
Or, il est possible d’atténuer ces impacts tout en réalisant des économies substantielles, en considérant
les matériaux des sites à aménager comme un gisement que l’on peut valoriser par un traitement aux
ciments ou aux liants hydrauliques routiers. Aujourd’hui, l’une des principales filières de valorisation
est le traitement des matériaux naturels en place.
Cette filière présente les avantages suivants :
• Avantages environnementaux: préservation des ressources naturelles en granulats nobles et
réduction de la consommation énergétique et des émissions de gaz en raison de la réduction des
transports de matériaux;
• Avantages économiques : le plus souvent moins chère que les techniques traditionnelles;
• Avantages techniques: performante, durable, sûre et codifiée (guides, normes, etc.).
La profession, dans son ensemble, a été très tôt sensible a tout mis en œuvre pour optimiser
l’exploitation des ressources naturelles (énergie, matière), limiter ses propres rejets dans
l’environnement, etc.
Comme le traitement des sols en construction routière est une technique parfaitement au point,
qui répond aux besoins actuels et futurs, elle est donc appelée à se développer en travaux de
terrassements et en assises de chaussées. D’où l’intérêt de disposer d’un seul guide rassemblant
l’ensemble des connaissances acquises depuis une trentaine d’années.
Dans ce document, nous avons donc traité tous les aspects techniques relatifs à la technique de
traitement des sols jusqu’à la mise en œuvre et contrôle, et ceci dans les domaines d’assises de
chaussées.
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RRREEESSSUUUMMMEEE Le graveleux latéritique est un matériau de l’altération des roches dans les régions intertropicales. Il
fait partie de la grande famille des latérites dont les conditions de formation sont dues :
o Au climat : alternance de saison pluvieuse et de saison sèche plus ou moins longue, la
pluviométrie et sa répartition, la température qui doit être chaude,
o A la végétation,
o A la géologie : nature de la roche mère,
o A la topographie qui conditionne le drainage.
La combinaison variable de ces différents facteurs crée nécessairement des matériaux à texture,
composition et caractéristiques variables.
Sur le plan géotechnique ce graveleux latéritique est de classe granulaire 0/25 avec des fractions
variables de tailles de particules.
Ce matériau comporter de teneurs en matière organiques faibles (< 1%) et un gonflement faible (<3%)
il est ce pendant sensible à l’imbibition. L’indice de portante CBR du matériau est souvent très en deçà
de la limite de 80% retenu pour la constitution d’une couche de base selon les spécifications.
Le matériau est traité au ciment. La méthode de dimensionnement du matériau traité au ciment est
toujours celle du CBR qui postule la ruine de la chaussée par poinçonnement.
Le traitement des sols est une technique très ancienne, dont l’application tant au niveau des travaux de
terrassement qu’au niveau de la réfection des routes connaît actuellement un essor très important au
niveau international.
Suite aux études de dosage de ciment le meilleur résultat obtenu est celui de 3% de ciment avec une
valeur de CBR de 258% pour un opm CBR de 95% ce pourcentage représente une résistance à la
compression simple de 0,413 MPa. Ces valeurs obtenues répondent aux exigences techniques (norme).
Le traitement au ciment a un certain nombre d’effet :
On constate une réduction de la plasticité du matériau par calcification des fines ;
La résistance à la compression est sensible à l’énergie de compactage, entraine une
augmentation d’énergie de 95% à 100% entraine une augmentation de Rc et CBR de plus de
20%.
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4
Un des problèmes le plus important est la technique de mise en œuvre de composite avec l’évolution
de technologique des matériels de grand puissance son disposé a exécuté le sol traité.
Quelque recommandation pour avoir une connaissance plus approfondit sur le comportement du
matériau traité :
Nombre d’essai insuffisant ;
Planche d’essai expérimental avec suivi dans le temps sur un tronçon de route pour étudier le
comportement des matériaux sous trafic;
Réalisé sur la litho-stabilisation pour le cas de la carrière de CC3D en vue d’amélioration la
squelette du sol ;
Dans la phase d’exécution il faut insister sur l'homogénéisation des mélanges latérite - ciment
en évitant les traînées de ciment non incorporées dans la latérite, tenir compte de la teneur en
eau optimal recommandé par la courbe Proctor.
MMMOOOTTTSSS---CCCLLLÉÉÉSSS
Le graveleux latéritiques, formulation de ciment, traitement au ciment, technique de mise en œuvre
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5
ABSTRACT
The gravelly lateritic soil is the result of the deterioration of the rocks in the intertropical areas. It belongs to the brood prop of the grounds as lateritic whose conditions of formation are due:
With the climate: alternation of rainy season and season dries more or less long, pluviometry
and its distribution, the temperature which must be elevate,
With the vegetation,
With geology: nature of the bed rock,
With the topography which conditions the drainage.
The combination of these factors creates of course materials with texture, composition and
characteristics variable.
From the geotechnical point of view gravel lateritic show a size range 0/25 with variable fractions of
sizes of particles.
This material to comprise low contents of matter organic (< 1%) and a weak swelling (<3%) behavior
can be absence being sensitive to the imbibition. The index of bearing CBR of material in on this side
limit of 80% is often much retained for the constitution of a base course according to the
specifications.
The material is treated with cement. The dimensioning method of material treated with cement is
always that of the CBR which postulates the ruin of the roadway by punching.
The soil stabilization is a technique, whose application so much to the level of excavation work as well
as for roads currently very important great strides with the international level.
Following the studies of cement proportioning the best result obtained is that of cement 3% with a
value of CBR of 258% for a CPM CBR of 95% this percentage represents a compressive strength
simple of 0,413 MPa. These values obtained fulfill the technical requirements (standard).
The treatment cement has a certain number of effects:
One notes a reduction of the plasticity of material by calcification of fines;
The compressive strength is sensitive to the energy of compaction, involves an increase in
energy from 95% to 100% involves an increase in Rc and CBR of more than 20%.
One of the problems most important is the technique of implementation of composite with the
development of the materials of large power its laid out carried out the treated ground.
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Some recommendation to have knowledge more deepens on the behavior of treated material:
Insufficient number;
Board of experimental test with follow-up in time on a section of road to study the behavior of
materials under traffic;
Carried out on lithography-stabilization in the case of the career of CC3D for improvement the soil
composition;
In the production run it is necessary to insist on the homogenization of the laterite mixtures -
cement by avoiding the trails of cement nonbuilt-in the latérite, to take optimal account of the water
content recommended by the Proctor curve.
KKKEEEYYY WWWOOORRRDDDSSS
Treatment of gravelly cement; formulation of cement; technique of implementation.
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Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.
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III... IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCTTTIIIOOONNN GGGEEENNNEEERRRAAALLLEEE
En Afrique tropicale et équatoriale, les formations latéritiques représentent les plus abondantes
ressources de matériaux «économiquement» disponibles. Elles sont utilisées comme corps de
chaussée. Les raisons en sont : le fait que ces formations affleurent dans la plus grande partie de ces
régions, leurs caractéristiques géo-mécanique et leur exploitabilité plus facile que certaines formations
cristallines (le basalte par exemple, qui est employé comme couche de chaussée).
Au Burkina Faso, il a été observé une augmentation généralisée du niveau du trafic routier et une
rareté des matériaux latéritiques de bonne qualité. Ceci limite la disponibilité de ces matériaux qui sont
très usités dans la réalisation des assises plus précisément la couche de base de la chaussée.
La politique actuelle dans la plupart des pays ayant les problèmes de construction, est la recherche des
solutions techniques et économiques pour satisfaire aux exigences et aux besoins du point de vue
construction.
Pour y remédier, une des solutions est un recours à :
l’amélioration des latérites au ciment afin d’utilisé moins les réserves naturelle ;
faire la litho-stabilisation.
Le traitement des sols aux ciments pour l'exécution des couches d’assise en particulier la couche de
base s'est développée rapidement ces dernières années grâce aux progrès technologiques, à
l’accroissement du trafic et à l'intérêt porté à l'environnement.
La recherche développée au Laboratoire de Génie civil du 2iE et de LNBTP (Laboratoire
Nationale de Travaux Publics) a pour but de mettre en valeur les matériaux locaux, pour leur emploi
dans le domaine de construction.
Cette recherche a pour objectif d’obtenir à partir du dosage un mélange présentant de meilleures
performances géotechniques sur la durabilité des couches de bases.
Les matériaux composites disposent d'atouts importants par rapport aux matériaux traditionnels. Ils
apportent de nombreux avantages fonctionnels : résistance mécanique vis-à-vis de la déformabilité et
chimique, maintenance réduite. Ils permettent d'augmenter la durée de vie de structure grâce à leurs
propriétés mécaniques et chimiques.
La recherche développée au Laboratoire de Génie Civil (L.G.C) du 2iE a pour but de mettre en
valeur les matériaux Locaux, par leur emploi dans le domaine des constructions de façon à conduire à
un habitat économique. Ainsi cette étude sera faite sur ce composite afin de déterminer le pourcentage
Mémoire de fin d’études :
Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.
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de stabilisant (ciment) favorable à la résistance mécanique et dans le but de diversifier les solutions
techniques à apporter à la réalisation des corps de chaussées.
Il est présenté, dans ce mémoire, les résultats et analyses relatives sur les possibilités d'utilisation des
latérites améliorés au ciment en couches d'assise notamment la couche de base de chaussée de plus il
sera analyser la mise en œuvre de ce composite tout en spécifiant les techniques et les mesures qu’il
faut prendre en compte pour une bonne exécution.
La présente recherche a pour objectif principale d’étudier l’influence des conditions de mise en œuvre des
composites latérite-ciment sur la durabilité des couches de bases.
Le traitement latérite-ciment est axé sur les objectifs suivants :
Etudier le comportement mécanique la durabilité et la sensibilité du sol latéritique cru et du sol
stabilisé ;
L’objectifs secondaire est la vulgarisation de la technique de stabilisation de sols latéritique au
ciment qui consiste à améliorer le sol en place en le mélangeant avec du ciment ;
Le troisième objectif est d’envisager les techniques et les conditions de mise en œuvre.
Le contenu du mémoire englobe les chapitres suivants :
Le premier chapitre est consacré dans un premier temps sur l’état de l’art dans cette partie il sera
présenté quelques constats des auteurs (à titre d’exemple MININ MESSOU) qui a fait de recherche
sur l’amélioration de sol latéritique au ciment sur la couche de base et d’autre recherche qui on été
faite au Nigéria, et ensuite une étude bibliographique. Ensuite une généralité sur la latérite et le liant hydraulique ciment. Dans la généralité sur la latérite
l’accent est mis sur les caractéristiques des latérites. Pour le cas du liant hydraulique ciment un bref
aperçu sera fait sur les actions d’un ciment ; sur les limites d'emploi des sols susceptibles d'être traités et
également sur l’action du ciment sur les sols latéritique ainsi nous apporterons quelques précisions sur le
mode d’utilisation de la latérite dans les travaux publics font l'objet d’une étude bibliographique.
deuxième chapitre est essentiellement consacré sur la caractérisation géotechniques des latérites
crus.
Le troisième chapitre comporte les résultats des essais d'identifications et la présentation des
résultats de sols-ciment.
Le quatrième chapitre décrit les procèdes pour la mise en œuvre, d’identifier quelques techniques de
mise en œuvre de sols-ciment et aussi précisé les matériels utilisé pour ce traitement.
Une conclusion générale et des discussions (recommandation) sur les critères de spécification
technique pour une meilleure optimisation des composite et une meilleur condition de mise en œuvre.
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de
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CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE111::: EEETTTAAATTT DDDEEE LLL’’’AAARRRTTT
Cette phase avait pour but la collecte d’informations et la recherche de la documentation nécessaire
pouvant orienter l’étude.
Cette recherche a conduits successivement :
Au centre de documentation et d’information de l’institut internationale d’ingénierie de l’eau et de
l’environnement (2iE);
Au Laboratoire Nationale de Bâtiment et de Travaux Publics (LNBTP);
Au laboratoire de la mécanique des sols du 2iE ;
Et de recherche bibliographique sur l’internet.
Quelques ouvrages et publications ont été consultés, pour compléter ou appuyer nos idées. La liste des
documents consultés se trouve dans la bibliographie de la présente étude.
EEttuuddeess ddeess rreecchheerrcchheess eeffffeeccttuuééss pprrééccééddeemmmmeenntt ssuurr lleess ggrraavveelleeuuxx llaattéérriittiiqquueess
Le traitement au ciment de graveleux latéritiques pour couche de base est maintenant très
classique et plusieurs études lui ont été consacrées. Des recherches ont été faites à l’université Amhadou
Bello (1995) et Osula (1995) au Nigeria ont montré l'efficacité du ciment comme modificateur pour un
sol latéritique.
Des recherches ont été faites par MENIN Messou (1980) sur le comportement mécanique d’une
couche de base en graveleux latéritique amélioré au ciment : cas des routes de côte d’ivoire faisant
l’objet de son thèse. Quelques constants on été faites ; le traitement au ciment a un certain nombre
d’effets :
Une réduction de la plasticité du matériau par la calcification des fines ;
Augmentation des teneurs en eau de moulage supérieur à l’optimum (Wopt + 2%) qui n’affect pas
de manière sensible la portance ;
Augmentation de la résistance à la compression et à la traction sont très sensible à l’énergie de
compactage, une augmentation d’énergie de 95 à 100% de l’omp entraine une augmentation de Rc
et CBR de plus de 30%.
Augmentation du retrait en conditions locales qui peut créer des micro-fissures au contact pate-
grain.
La résistance à la compression et à la traction croit avec l’âge. A 7 jours Rc atteint 46% de sa
valeur à 90 jours, cette valeur obtenue pour les matériaux utilisée est de l’ordre de 40 bars. La Rt
est faible de l’ordre de 2 bars pour 4% de ciment et 90 jours.
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Etant une recherche qui a été réalisé par des chercheurs nous ne faisons que refaire en apportant une
amélioration au ciment tout en variant le pourcentage de poids en ciment.
En cote d’ivoire avant l’avènement du manuel pour les chaussées dans les pays tropicaux en 1972 du
C.E.B.T.P., le CBR minimum exigé après 4 jours d’imbibition en laboratoire est de 200 (sols-ciment).
Les critères communément retenu sur les sols traités au ciment en fonction du trafic et de la
couche sont :
Couche Resistance à la compression à 7 jours de cure kg/cm²
CBR 4 jours eau Gonflement
Perte en poids dans l’essai, humidification séchage en %
Fondation en base pour un trafic léger (100 - 200)
7-14 50 -150 2 10
Base pour un trafic lourd (100 - 800) 14-56 200 - 600 2 14
Tableau 1. Resistance des sols traités en ciment
Recommandation du manuel de Dimensionnement de chaussées pour les Pays Tropicaux du CEBTP dans
le cas des graves latéritiques traités au ciment. Sont montrées au tableau 2.
Couche Resistance à la compression 7 jours de cure kg/cm²
CBR 3 jours air +4 jours eau
Fondation 5 – 10 70 – 100 Base 15 - 25 160 – 200
Tableau 2. Resistance des sols traités en ciment selon CEBTP
A. Hakimi et al. (1998) ont réalisé des essais de compactage statique sur éprouvettes cylindrique.
Tableau 3. Elément d'identification du matériau terre
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de base.
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Figure 1. Courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindrique
(Fc ; 20bars) à gauche et (Fc ; 50bars)
On observe une baisse de la densité avec l’accroissement du pourcentage de ciment.
• Les paramètres de fabrication
Les paramètres de fabrication de chaque série d'éprouvettes définie précédemment, à savoir la teneur en
eau optimale de compactage statique (Wocs) et la densité sèche maximale (γdi), sont déduits des
courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindriques de fig. 2 représentant les résultats des 6 essais de
compactage statique réalisé avec le matériau terre identifié au tableau 3, et mélangé successivement aux
quantité de ciment correspondant aux taux arrêtés précédemment.
• Résultat de résistance en compression simple après cure des séries extrêmes E (20, 4%)
Un échantillon de 5 éprouvettes identiques de la série minimale E (20 ; 4 %), âgés de 21 jours et ayant
subi la cure définie précédemment, a fait l'objet d'un essai de compression dont les résultats sont
consigné dans le Tableau 4.
Tableau 4. Résistance en compression simple après cure
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II.. CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess ssoollss llaattéérriittiiqquueess Suggéré par Buchanan (1807) le nom latérite provient du mot latin later qui signifie brique.
Le nom latérite a fait l’objet de plusieurs définitions. En pédologie par exemple le terme latérite, trop
général, est remplacé par des dénominations multiples qui reflètent la spécifié des sols : sols
fersiallitiques, ferrugineux ou ferralitiques.
D’après Mukerji la définition citée dans le traité de construction en terre (Hugo Houben, Hubert
Guillaud) : “Les latérites sont des terres très altérées, qui contiennent des proportions importantes mais
très variables d’oxydes de fer et d’aluminium, ainsi que de l’oxyde de silice (quartz) et d’autres
minéraux.
Le sens large désigne l'ensemble des matériaux, meubles ou indurés, Les sols latéritiques utilisables en
Techniques routières sont les graveleux latéritiques ; le graveleux latéritique tel qu’il a été défini est
géotechniquement un sol meuble de classe granulaire 0/20 à 0/40 comportant de 10 à 35% de fines
passant au tamis de 80 µm et un « squelette » (refus sur le tamis de 2mm) de 20 à 60% .
On trouve des latérites surtout en domaine intertropical. Elles recouvrent 33% des continents.
II..11 MMaattéérriiaauuxx àà ll''oorriiggiinnee ddeess llaattéérriitteess Une latérite peut se former à partir de n'importe quel type de roche, mais seulement si le climat est
tropical sur une période prolongée.
II..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess llaattéérriitteess L'altération des roches à l'origine des sols latéritiques donne lieu à la création de complexes d'altération
de deux formes :
• Argiles : les argiles formées dépendent du taux de lessivage subi par la roche
• Oxydes de fer et d'aluminium
Les latérites présentent plusieurs traits caractéristiques sur le plan morphologique, chimique et
minéralogique.
Un profil d'altération typique des massifs latéritiques contient les grands ensembles suivants (du haut
vers le bas du profil d'altération) voir figure 2:
• Cuirasse et carapace : formation massive à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, kaolinite
• Formation tachetée : formation nodulaire à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, kaolinite
• Saprolite fine ou lithomarge : zone saturée d'eau à quartz, marquée par la dominance des
minéraux secondaires d'altération
• Saprolite grossière ou arène : formation dominée par la nature de la roche mère, possédant des
fragments de roche et des minéraux primaires en grains séparés
• Roche mère silico-alumineuse
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Plus on se trouve haut dans le profil, plus le taux d'altération chimique est élevé et plus la présence
d'argiles est marquée. Les épaisseurs ont des tailles variables, et peuvent aussi bien être de quelques
mètres que supérieures à 100 mètres.
Figure 2. Coupe géologique d’un sol latéritique B1 - Cuirasse compacte, rocheuse, vacuolaire, épaisse de 30 à 70cm
B - Argile latéritique de couleur rouge jaune au rouge vif dans laquelle la teneur SiO2/Al2O3
augmente progressivement depuis 0,6 au sommet jusqu'à la base épaisse de 70à 150 cm, ce qui indique
l'augmentation et la prédominance de l'argile (sillicate d'alumine) sur les hydroxydes.
C – Granite-roche mère cette roche et surtout les gravillons constituent un excellent matériau d'empierrement.
II..33 PPrroocceessssuuss dd''aallttéérraattiioonn ggééoocchhiimmiiqquuee Le mécanisme chimique mis en jeu dans l'altération des roches saines donnant des latérites est
l'hydrolyse totale. Une réaction engendre la destruction de tous les minéraux primaires et la libération de
leurs constituants, l'élimination des cations essentiels et d'une partie de Silice(Si), ainsi qu'une
insolubilisassions et une accumulation relative des hydroxydes d'Aluminium et Fer influent sur cette
réaction la valeur locale du pH et le drainage local, ainsi que le temps d'exposition.
II..44 CCaarraaccttéérriissttiiqquuee pphhyyssiiqquuee eett MMoorrpphhoollooggiiee
II..44..11.. DDiifffféérreennttss pprrooffiillss llaattéérriittiiqquueess
Types de sols
B – Argile latéritique
B1 - Cuirasse
C – Granite-roche mère
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Trois grands types de sols constituent les horizons latéritiques : les sols ferrugineux, les sols
ferralitiques, les ferrisols.
Les graveleux latéritiques, utilisés en technique routière, proviennent du démantèlement des horizons
indurés (cuirasse et carapace).
La carapace est la partie du profil d'altération située juste en dessous de la cuirasse, en constitue une
zone de prélude au cuirassement. La carapace est une formation tachetée.
Carapaces
Le sommet du profil est très enrichi en fer (jusqu'à 75% de Fe2O3), et très induré. La transition entre
carapace et cuirasse se fait par augmentation du nombre et de la taille des nodules, de l'incrustation de
fer sur les parois, ainsi que la diminution des volumes vides, et des plages argileuses à goethite. La
couleur du fond matriciel vire au rouge du fer de la concentration en fer.
Les cuirasses, directement soumises à l'érosion, peuvent se dégrader. Cette dégradation se marque par
une augmentation de la taille des vides et une individualisation des nodules marquée.
Cuirasses
II..44..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess
Les latérites présentent des couleurs variées mais de teintes vives. Les teintes les plus
couramment rencontrées sont les brunes, rouges, ocres, beiges. La couleur permet surtout d’apprécier le
degré d’évolution et le milieu de formation : les cuirasses ferrugineuses rouges ou ocres dans leur jeune
âge deviennent brunes et parfois noirs avec le temps, les cuirasses aluminium s’éclaircissent avec l’âge.
Dans les zones mal drainées, les cuirasse ferrugineuses sont plus foncées (brunes) qu’en milieu.
Couleurs
Le poids spécifique de sols latéritiques varie dans de large proportion de 2,5 à 3,6 t/m3 en fonction de la
composition chimique. Ce poids spécifique augment avec la teneur en fer et diminue avec le
pourcentage d’aluminium. Aussi l’étude de la variation des poids spécifiques permet d’apprécier le
degré d’évolution de la latéritisation du matériau.
Poids spécifique des grains solides
II..44..33 CChhiimmiiee eett MMoorrpphhoollooggiiee
Dans le cadre de la géologie, ces matériaux sont perçus comme des roches sédimentaires.
On retrouve trois constituants majeurs dans les latérites qui jouent un rôle important dans le processus
d’induration de ces dernières.
• Le fer (Fe2O3)
• L’aluminium (Al2O3)
• La silice (SiO2)
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Ces trois éléments chimiques se retrouvent dans les latérites dans des proportions variables
avec des prédominances soit du fer, soit de l’alumine. Plusieurs autres composés chimiques sont
retrouvés dans les latérites mais en faibles proportions.
Sur le plan morphologique on retrouve deux types de latérite:
Une latérite meuble
Ce latérite servant aussi bien dans la construction des routes que dans la
construction des bâtiments en blocs de terre comprimée à ce dernier; elle est généralement
graveleuse et se retrouve dans des horizons concrétionnés et gravillonnaire ;
Une latérite indurée
Une latérite indurée servant plus spécifiquement à la construction des maisons en blocs
de terre taillée. Le durcissement de la latérite est mis en place ou alors acquis par exposition à
l’air. La pigmentation de la latérite est due à la présence d’oxyde de fer plus ou moins hydratés et
parfois du manganèse. On observe alors des couleurs qui partent du rose au brun en passant par
l’ocre et le rouge. On peut quelques fois entrevoir des trames violettes ou des marbrures
verdâtres. Sa densité varie de 2,5 à 3,6.
II..55 UUttiilliissaattiioonn ddee llaa llaattéérriittee DDaannss lleess ttrraavvaauuxx ppuubblliiccss
Les latérites sont très répandues dans le monde ; on les retrouve particulièrement dans les
zones intertropicales : Afrique, Sud-est asiatique, Inde, Amérique du sud, Australie. Elle trouve
son utilisation dans plusieurs domaines dans les travaux publics la latérite joue un grand rôle
dans les remblais, les couches de fondation et de base dans le cas des routes revêtues ou tout
simplement de couche de roulement dans le cas des routes en terre.
A cause de leur diversité on utilise les latérites pour des applications les plus variés : les
croutes latéritiques les plus dures peuvent être concassées et utilisées en fondation pierre à
macadam (assise de chaussée formée de pierres concassée). Certaines assez tendres, se
désagrègent au compactage et donnent d’excellentes couches de base qui fait à priori l’objet de
l’étude. Elles peuvent être utilisées pour béton bitumineux dans la mesure où leur résistance à
l’abrasion (érosion) ne pas vérifié, on peut compléter le revêtement par une monocouche en
gravillons durs simplement sablée
Afin de valoriser la latérite on envisage une stabilisation au ciment. Cette stabilisation vise
l’amélioration des capacités mécaniques du matériau et chimique.
La latérite trouve son application dans le génie civil et se présente comme l’une de matériau à
valoriser.
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IIII.. SSttaabbiilliissaattiioonn oouu aamméélliioorraattiioonn aauu cciimmeenntt eett ssoollss-- cciimmeenntt IIII..11 GGéénnéérraalliittéé
Une confusion existe au niveau de l’emploi de ces deux (2) termes
Stabilisé un sol c’est de rendre apte à des usages routiers, ou plus exactement à son emploi en
couche de chaussée.
On admet donc que la stabilisation puisse avoir différents aspects.
Le traitement de sols aux liants hydrauliques est un mode de stabilisation.
Si le rôle du ciment est seulement d’améliorer les caractéristiques géotechniques du sol de
manière à rendre possible sa stabilisation mécanique on dit que le sol est amélioré au ciment.
DURIEZ cité par MENIN MESSOU (1980) distingue trois degrés dans les mélanges de sols
et de ciment :
• Les sols améliorés au ciment avec des dosages très faibles de l’ordre de 2 à 3% tout au plus,
• Le sol stabilisé au ciment de qui comprennent des dosages de l’ordre de 4 à 6% de ciment,
• Les sols-ciment proprement dits qui comprennent de 10 à 12% de ciment.
Souvent on utilise le terme « amélioration » à cause du faible pourcentage de ciment 2 à 5%, il
est préférable d’utilisé dans le texte les termes plus généraux de sols traités au ciment ou stabilisé
au ciment.
IIII..22 CCrriittèèrreess ddee ccoonnvveennaannccee
Bien que théoriquement on puisse traiter au ciment tous les types de sols un certains
nombre de conditions, le coût de l’opération et l’efficacité du traitement amènent à définir des
critères permettant de juger de l’aptitude du matériau.
Les critères sont basés sur la granulométrie et la plasticité du matériau. Les limites généralement
retenues sont celles préconisées par le H.R.B (Highway Research Board)
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Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment Caractéristiques Valeur limites Granulométrie
% d’élément passant à 5 mm,
: dimension maximale
% d’élément passant à 0,5 mm,
% d’élément passant à 0,08 mm
Particules plus petites que 2µ
Limite de liquidité LL
HRB Limite de plasticité LP
Indice de plasticité
Teneur en matière organique
Limites d’Atterberg
……………………75mm
……………………. mini 50
…………………….mini 15
…………………….maxi 50
…………………….maxi 30
…………………….maxi 40%
…………………….maxi 22%
…………………….maxi 18%
………maxi 2% avec addition de correcteur
Tableau 5. Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment
IIII..33 LLee lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee cciimmeenntt
Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une
matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante,
capable d’agglomérer, en durcissant, des substances variées. Il désigne également, dans un sens
plus large, tout matériau interposé entre deux corps durs pour les lier.
C'est un hydraulique durcissant rapidement et atteignant en peu de jours son maximum de
résistance. Après durcissement, cette pâte conserve sa résistance et sa stabilité, même sous l’eau.
Un ciment artificiel est un produit provenant de la cuisson de mélanges artificiels de silice,
d'alumine, de carbonate de chaux, sur lesquels l'eau n'a aucune action, ou qu'une action très lente
avant la trituration, et qui, réduits en poudre mécaniquement, font prise sous l’action de l'eau,
dans un délai qui varie selon leur proportion.
Le ciment permet d’obtenir d’une part un développement rapide de la résistance du matériau
retraité et d’autre part une grande profondeur (> 30 cm) de retraitement du revêtement.
C’est par conséquent le liant préférentiel et le seul qui garantit une augmentation substantielle de
la portance sur site ainsi que la résistance à l’érosion. Le matériau obtenu est comparable à du
béton maigre.
L’importance de la quantité de liant nécessaire à un chantier de traitement, les dépendances liées
au stockage et à la manutention du liant font que, en pratique, seuls sont utilisés les ciments «
courants », c’est-à-dire ceux couverts par la norme européenne NF EN 197-1.
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IIII..33..11 LLeess aaccttiioonnss dd’’uunn cciimmeenntt
AAccttiioonn iimmmmééddiiaatteemmeenntt
L’abaissement de teneur en eau résulte uniquement de l’apport de matière sèche.
Il est donc très limité. Le traitement au ciment seul ne convient pas pour des sols très humides.
Une solution est de les prétraiter à la chaux vive ceci explique par le fait qu’on mélange en
premier lieu de la chaux vive une foi en contact avec ce dernier une réaction se produit avec le
sol par évaporation de l’eau contenant dans le sol et enfin appliqué le ciment.
LL’’aaccttiioonn àà mmooyyeenn eett lloonngg tteerrmmee
La première phase est celle du démarrage de la prise. Elle correspond au délai de
maniabilité du mélange. Celui-ci dépend de la nature des constituants principaux du ciment et de
leur finesse de mouture, ainsi que de la nature des constituants secondaires et des additifs
(retardateurs ou accélérateurs).
La deuxième phase concerne la prise hydraulique, dont la durée dépend principalement de la
qualité et de la finesse du ciment.
La troisième phase est celle du durcissement progressif qui s’étale d’un à plusieurs mois.
La prise hydraulique s’interrompe quand la température du matériau tombe en dessous de 5°C
environ.
LLeess lliimmiitteess dd''eemmppllooii ddeess ssoollss ssuusscceeppttiibblleess dd''êêttrree ttrraaiittééss
La gamme des sols justiciables de traitements au ciment est beaucoup plus étendue que pour
stabilisation purement mécanique.
Théoriquement même, presque tous les sols courants sont susceptibles d'être traités. Mais si l’on
ne s’écarte pas trop des normes de la stabilisation mécanique (granularité, limites d'Atterberg...)
le dosage en ciment atteint des valeurs prohibitives. C'est surtout dans le domaine de l'indice de
plasticité (I.P.) que les gains sont le plus sensibles. On traite normalement certains sols à IP
dépassant 10 et même 15 avec 4 à 5 % de ciment (les normes de la stabilisation mécanique
limitent pratiquement IP. à 5-6 %).
IIII..33..22 AAccttiioonnss eett aavvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt
Le traitement des sols au ciment permet d’améliorer les caractéristiques initiales des
matériaux et s’appliquent à des sols fins ou à des sols peu ou pas plastiques, dont les teneurs
naturelles en eau trop élevées ne permettent pas de réaliser des couches d’assises dans de bonnes
conditions et avec des garanties suffisantes de qualité. Il est surtout utilisé dans le but des
résistances mécaniques et des stabilités à l’eau. Compte tenu de leurs propriétés, le ciment
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modifie de façon sensible le comportement des sols peu ou pas plastiques, grâce à deux actions
distinctes:
Des modifications immédiates et à long terme des propriétés géotechniques et mécaniques
du sol. Les réactions du ciment avec un sol consistent essentiellement en une hydratation des
silicates et aluminates de calcium anhydres, avec passage par la phase soluté suivie de la
cristallisation des produits hydratés : c’est la prise hydraulique. La croissance des
microcristaux formés, leur enchevêtrement, leur feutrage progressif, enrobent et relient les
grains du matériau entre eux, formant des ponts de plus en plus nombreux et solides. Ce qui
conduit rapidement au durcissement du mélange, à l’obtention de caractéristiques
mécaniques élevées et sa stabilité à l’eau.
Une diminution de la teneur en eau (à l’optimum proctor)
La teneur en eau d’un mélange sol-ciment se trouve abaissée en raison de :
L’apport de matériaux secs ;
La consommation de l’eau nécessaire à la prise hydraulique du ciment;
L’évaporation d’eau par l’aération du sol lors du malaxage.
Figure 3. Influence du traitement au ciment sur les caractéristiques de latérite (YACOUB, 2010).
IIII..33..44..22 AAvvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt
La technique du traitement des sols en place au ciment offre trois avantages : technique,
économique et environnementaux.
IIII..33..44..22..11 AAvvaannttaaggeess tteecchhnniiqquueess
Le traitement des sols en place au ciment permet la réalisation en couches de base, d’une
couche traitée homogène, durable et stable, présentant des caractéristiques mécaniques
1,40 1,42 1,44 1,46 1,48 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64
10,0% 12,0% 14,0% 16,0% 18,0% 20,0% 22,0%
Den
sité
sèc
he e
n g/
cm3
Teneur en eau
latérite non traité
latérite traité au ciment
deplacement de l'optimum
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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20
comparables à celles d’une grave-ciment ou grave hydraulique. En outre, cette technique assure
une bonne répartition des charges sur le support, grâce à la rigidité de la nouvelle structure.
Cette technique assure un bon comportement par temps chaud sans déformation, ni orniérage
grâce à la rigidité du matériau et à l’effet de dalle induit. Enfin, le traitement des sols en place est
une technique possédant une facilité d’adaptation aux contraintes d’exploitation.
IIII..33..44..22..22 AAvvaannttaaggeess ééccoonnoommiiqquueess
Le traitement des sols en place au ciment est une technique de traitement à froid, donc
utilisant peu d’énergie. La réutilisation des matériaux en place est un facteur d’économie
important puisqu’il réduit au minimum les déblais issus du décaissement, la mise en décharge,
l’apport de granulats et le coût de leur transport. La limitation de l’impact des mouvements de
camions sur le chantier et l’absence de transport de granulats ou des déblais en décharge
contribue à la préservation du réseau routier situé au voisinage du chantier.
La circulation des engins est facilitée et les temps d’arrêt pour intempéries sont réduits, ce qui
permet d’abaisser sensiblement les coûts de chantier et de raccourcir les délais d’exécution.
Augmentation de la durée de vie du corps de la chaussée et diminution de leur coût d’entretien.
Enfin, le traitement des sols en place est une technique très économique, notamment du fait de la
durée plus courte des travaux par rapport à une solution avec décaissement.
IIII..33..44..22..33 AAvvaannttaaggeess eett iinnccoonnvvéénniieenntt eennvviirroonnnneemmeennttaauuxx
Cette technique permet une importante économie d’énergie globale, par la réduction des
matériaux à transporter, des matériaux à mettre en décharge et donc une diminution des impacts
indirects et des gênes à l’usager et aux riverains.
La réutilisation des matériaux en place limite l’exploitation des gisements de granulats (carrières,
ballastières), ressources naturelles non renouvelables. Ce qui contribue à préserver
l’environnement.
Cependant il faut noter que le ciment à un impact négatif sur la nature surtout du point de vue
des émissions de CO2, pour un ciment Portland, le bilan des émissions est en moyenne de 0.8 t
CO2 /t de ciment (varie de 0.6 à 0.9 suivant le ciment) ce qui fait de l’industrie cimentière une
des principales industries émettrices de gaz à effet de serre.
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CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 222 ::: CCCAAARRRAAACCCTTTEEERRRIIISSSTTTIIIQQQUUUEEESSS GGGEEEOOOTTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEESSS DDDEEESSS LLLAAATTTEEERRRIIITTTEEESSS,,, EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDUUU LLLIIIAAANNNTTT CCCIIIMMMEEENNNTTT
II.. ggrraavveelleeuuxx llaattéérriittiiqquueess -- ccaarraaccttéérriissttiiqquueess ggééootteecchhnniiqquueess
II..11 GGéénnéérraalliittéé
Les profils de sol latéritique comportent généralement un niveau concrétionné ou
gravillonnaire d’épaisseur très variable (voir fig. 2). Cette dernière se situe dans la partie
supérieur et est constitué de rognons, et/ou de pisolithes, de concrétions latéritiques plus ou
moins friables, et ce en proportions variables, et pris dans une matrice rougeâtre à marron ou
grise.
Ce mélange des matériaux, véritable tout venant désigné par le terme général de
graveleux latéritiques, constitue l’objet de cette étude.
Le but de cette recherche est de déterminer les caractéristiques géotechniques qui
pourraient servir de base sur l’analyse de comportement de latérite traité au ciment.
Avant tout analyse, procédé à l’échantillonnage en utilisant des diviseurs appelés
échantillonneurs de laboratoire qui permettent d'obtenir un échantillon réduit et représentatif
d'une masse.
II.. 22 TTrraavvaauuxx ddee tteerrrraaiinn
Ces travaux de terrain effectués à Ouagadougou étaient constitués essentiellement des
prélèvements des échantillons des latérites PABRE et TANGHUN-DASSOURI pour les essaies
expérimentales.
II..33 lleess ttrraavvaauuxx aauu llaabboorraattooiirree
Ces travaux de laboratoire effectué à Ouagadougou au Laboratoire Nationale de Bâtiment et de
Travaux Publics (LNBTP) du Burkina-Faso et au laboratoire de Génie Civil du 2iE (LGC) ; dans
cette phase une Caractérisation de la latérite crue doit être faite pour une identification complète.
Les échantillons prélevés sur le terrain ont été soumis aux essais de laboratoire afin de déterminer leurs caractéristiques géotechniques. Il s’agit, entre autre, de :
• essais d’identification (analyse granulométrique et limites d’Atterberg) ;
• essais de portance (Proctor modifié et CBR) ;
• le poids spécifique et la densité apparente du gravier et du sable ;
• teneur en matière organique.
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II..22 LLooccaalliissaattiioonn ddee bbaannccss dd’’eemmpprruunntt eett ddee llaa ggééoollooggiiee ddee llaa rrééggiioonn
Le sol latéritique utilisé a été collecté dans le domaine de gouvernement tout au autour de
Ouagadougou l’une de deux(2) carrière est exploitées par l’entreprise dénommé CC3D fig.5. Ce
carrière est située l’axe Ouagadougou- Pabré et la deuxième est celle de YIMDI. Cette dernière
carrière se trouve à 19km environ de Ouagadougou sur route nationale 1 (N1) plus précisément
dans le département de TANGHIN – DASSOURI sur la route Bobo Dioulasso. Les coordonnées
géographiques des carrières pris par GPS sont représentées dans le tableau 6 ci-dessous :
Carrière Notation Coordonnées Observation 1ére Carrière CC3D 12°28'53,6" N 1°33'17,2"O Carrière en exploitation 2éme Carrière YIMDI 12°18'2.73"N 1°39'11.30"O Carrière en exploitation Tableau 6 Situation des carrières de latérites utilisé
Figure 4. Situation géographique des carrières
CC3D
YIMDI
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II..33 ccaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess eett ddeessccrriippttiioonnss ddeess ddiifffféérreennttss eessssaaiiss
II..33..11 AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee ppaarr ttaammiissaaggee -- NNFF PP 9944--005566
Cet essai consiste à déterminer la répartition en poids des grains du sol suivant leur
dimension. Pour le faire, deux modes s’offrent pour réaliser l’analyse granulométrique sur la
latérite suivant les dimensions des éléments qui composent ce matériau. Pour les particules de
dimensions supérieures à 80 μm, nous avons fait la séparation par tamisage.
II..33..22 LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511
Ce sont des teneurs en eau conventionnelles qui fixent un état du sol c’est à dire le degré
de plasticité. On les mesure sur la fraction des terres passant au tamis 0,5 mm. Les paramètres
mesurés sont la limite de liquidité (Wl), la limite de plasticité (Wp) et l'indice de plasticité (Ip)
qui est la différence entre Wl et Wp.
II..33..33 LLaa VVaalleeuurr aauu bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee :: NNFF PP 9944--006688
La valeur au bleu de méthylène caractérise la surface spécifique des sols. Elle fournit des
informations sur la nature minéralogique de ces fines qui, si elles sont argileuses, sont
responsables des pertes ultérieures de portance en présence d'eau.
II..33..44 PPooiiddss ssppéécciiffiiqquuee NNFF PP 9944--
Les sols latéritiques ont des densités très élevées comprises entre 2,6 et 3,4 t/m3. Cette
variation du poids spécifique des grains dépend de la roche mère. Une roche mère riche en oxyde
de silice (quartz) donne des graveleux latéritique à poids spécifique relativement faible (Menin
Messou, 1980).
II..33..55 TTeenneeuurr eenn mmaattiièèrree oorrggaanniiqquuee :: NNFF PP 9944--004477
La teneur en matière organique d’un sol est le rapport entre la masse de matière organique et la
masse sèche totale du sol. Nous avons utilisé la méthode par calcination selon la norme XP P 94-
047 de décembre 1998 qui consiste à brûler la matière organique de la fraction 0/2 mm d’un
échantillon de sol.
Dans la pratique, on préfère généralement utiliser la méthode par calcination, qui est plus rapide.
II..33..66 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddee ssooll
L’appréciation de la qualité d’un matériau se fait à partir des normes applicables, à la
constitution et du processus de mise en œuvre du matériau et des caractéristiques physiques et
mécaniques du matériau.
7465,2141.1'
4174,4'
−−
=P
PVlu
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Les différentes classifications des sols reposent en général sur la classification américaine USCS
(Unified Soils Classification System), classification selon AASHTO (American Association of
State Highway and Transportation Officials) et la classification HRB.
IIII.. EETTUUDDEE DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN DDUU LLIIAANNTT CCIIMMEENNTT
Le traitement au ciment de graveleux latéritiques pour couche de base est maintenant très
classique et plusieurs études lui ont été consacrées.
Les graveleux latéritiques qu’on envisage de placer en couche de base après traitement au ciment
doivent avoir des caractéristiques suffisantes pour que les performances que l’on attend du
mélange ne soient pas obtenues au prix d’un pourcentage de ciment trop élevé. Les critères
habituellement retenus pour les mélanges sont :
• Le matériau amélioré sera considéré comme satisfaisant si le CBR à 95% OPM, après
trois (3) jours de cure à l’air et 4 jours d’immersion, est supérieur à 160.
Le matériau stabilisé doit satisfaire aux exigences de résistance suivantes :
Les expérimentations réalisées sur les graveleux latéritiques traités au ciment fournissent
un certain nombre de données précisant les performances mécaniques de ces matériaux
en variant certains paramètres.
La portance des graveleux latéritiques traités dépend du pourcentage de ciment incorporé,
de la teneur en eau de compactage et de l’énergie de compactage.
Si on abaisse la teneur en eau, il faut accroitre soit la compacité, soit la teneur en ciment pour
obtenir la même portance.
IIII..11 DDeessccrriippttiioonn dduu lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee uuttiilliisséé
Le ciment utilisé provient de la cimenterie du Burkina Faso. Il s'agit d'un ciment de type
CPA 45. Une étape importante de l'étude du mélange latérite - ciment est son dosage. Celle-ci
doit aboutir à la détermination du dosage en ciment optimum permettant d'atteindre la résistance
recherchée. Le seul critère retenu est le CBR qui doit répondre à la norme. La teneur en ciment
retenue en pourcentages est 2% et 3%.
L'étude de dosage permet de:
• fixer la quantité d'agent de traitement à utiliser;
• fixer la teneur en eau optimale de mise en œuvre (permettant un compactage correct du
sol traité) et la densité après compactage;
• vérifier les paramètres de résistance à l'eau en immersion.
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IIII..22 PPrrééppaarraattiioonn ddeess mmééllaannggeess àà ccoommppaaccttéé
IIII..22..11 TTaammiissaaggee
Le tamisage de la latérite permet de retenir qu’une granulométrie de diamètre inférieur à
20mm la résistance mécanique peut augmenter avec les fines du fait de la diminution de volume
d’air, c’est pourquoi les passants de 20mm sont retenus pour la réalisation des éprouvettes.
IIII..22..22 TTeenneeuurr eenn eeaauu :: NNFF PP 9944--005500
Pour réaliser le compactage, de l’eau est ajoutée aux matériaux préalablement séchés
jusqu’à la consistance désirée, à savoir jusqu’à ce que le mélange soit aisément malléable. La
quantité d’eau nécessaire pour obtenir cette consistance varie entre 7 à 13% de la masse total de
l’échantillon de YIMDI et 12 à 20% pour l’échantillon de CC3D.
La teneur en eau représente le pourcentage d’eau contenu dans un échantillon. Elle s’exprime en
pourcentage et est calculée de la manière suivante :
𝑚𝑚ℎ est la masse humide de l’échantillon ;
𝑚𝑚𝑠𝑠 est la masse sèche de l’échantillon après étuvage.
Avant de procédé au compactage d’une éprouvette, nous avons prélevé une quantité dont on fait
l’extrait sec afin de déterminé la teneur en eau du mélange souhaité. La masse de chaque
éprouvette après séchage est aussitôt pesée.
IIIIII.. LLEESS EESSSSAAIISS DDEE RREESSIISSTTAANNCCEESS
IIIIII..11 EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé :: NNFF PP 9944--009933
Des éprouvettes d'élancement sont confectionnées avec les différents pourcentages de ciment
précités pour réaliser des essais de compression simple. Les essais PROCTOR qui permettent
aussi le tracé de la courbe densité sèche/teneur en eau à la mise en œuvre et la détermination de
la teneur en eau correspondant à la densité maximale, appelée coordonnée de l’optimum
PROCTOR.
Figure 5. Eprouvettes confectionné et exposé à l'air
𝝎𝝎 =𝒎𝒎𝒉𝒉 −𝒎𝒎𝒔𝒔
𝒎𝒎𝒔𝒔𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙%
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IIIIII..22 IInnddiiccee CCBBRR :: NNFF PP 9944--007788
La classification des chaussées en sol traité au ciment se situe dans une zone large séparent
les chaussées vraiment souples de chaussées rigides. L’essai CBR qui est un essai de
poinçonnement consiste à mesurer la portance des sols et matériaux dans le cas des chaussées
souples classiques a été l’un des premiers essais pour tester de l’aptitude du matériau à être
utilisé comme couche de chaussée.
A partir de la valeur obtenue est défini l’indice CBR par comparaison avec la valeur mesurée sur
un matériau type. L’essai CBR caractérisant la portance du sol (avant et après traitement).
Pour cette série d’essais, les éprouvettes sont fabriquées selon la procédure de l’essai Proctor
modifié, avec la teneur en eau optimale déjà définie. Cette fois, c’est la teneur en ciment qui
varie entre les différentes éprouvettes. Le traitement étant au ciment donc cet essai inadapté est
remplacé par des mesures d’écrasement simple à partir d’une série de trois éprouvettes
cylindriques à un âge de 7 jours dont 3 jours à l’air et 4 jours dans l’eau. La figure 8 montre la
photo des éprouvettes de latérite-ciment curées à l'eau.
Figure 6. Avant imbibition des éprouvettes à l’eau
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CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE ::: 333 PPPRRREEESSSEEENNNTTTAAATTTIIIOOONNN RRREEESSSUUULLLTTTAAATTT DDDEEESSS EEESSSSSSAAAIIISSS EEETTT DDDEEE LLL’’’EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDEEE CCCIIIMMMEEENNNTTT
D’une manière générale, les données de terrain sont des données brutes. Ainsi durant cette
dernière phase, nous avons dépouillé, traité et analysé toutes les données recueillies pour pouvoir
les utiliser pour les besoins de la cause, et ainsi faire ressortir finalement dans le rapport de
mémoire l’état des lieux, les techniques de traitement de sol-ciment et la réalisation en vue de
mettre à la disposition des produits finis et durables pour les constructions. Ceci permettra aussi
de répondre aux besoins de développement économique et social du pays.
II.. IIDDEENNTTIIFFIICCAATTIIOONNSS DDEESS PPRROOPPRRIIEETTEESS PPHHYYSSIIQQUUEESS
Après la réalisation des différents essais au laboratoire sur l’échantillon, les résultats sont
consignés dans les paragraphes suivant.
II..11 TTeenneeuurr eenn eeaauu iinniittiiaallee
La teneur en eau représente le pourcentage d’eau contenu dans un échantillon. D’où la teneur en
eau initiale pour la carrière de YIMDI est de 3,74% (mai, début de saison de pluies)
II..22 RRééssuullttaatt dd’’AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee
L’analyse granulométrique a donné les résultats récapitulé dans le tableau 5 et figure 7
Figure 7. Limites granulométriques des matériaux stabilisables au ciment selon HRB
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0,0010,0100,1001,00010,000
Pass
ant %
Tamis [mm.]
Carrière CC3D
courbe YIMDI
SABLE GROSSIERGRAVIERCAILLOUX SABLE FIN LIMON ARGILE
Limites granulométriques des
matériaux stabilisables au ciment selon HRB
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Figure 8. Fuseau granulométrique selon UNESCO
Echantillon γs (g/cm3)
%<20 mm
% < 2mm
% < 80µm Cu Cc Teneur en
M.O (%)
Limites d’Atterberg
Wl % Wp % Ip %
Carrière CC3D 2,96 100,0% 55,30% 8,1% 23 0.21 0.95 45 27 18
Carrière YIMDI 2,74 100,0% 27,43% 0,54% 25 2.67 0.84 33 30 4
Tableau 7. Récapitulatif de l'analyse granulométrique
D’après les limites granulométriques de matériaux stabilisables au ciment selon HRB ; la
courbe granulométrique des deux carrières sont à l’intérieur de limite. Or selon le fuseau
granulométrique de l’UNESCO en 1968 ; la courbe de la carrière de CC3D est en grande partie à
l’extérieur du fuseau et par contre celle de YIMDI dont sa partie médiane est à l’intérieur du
fuseau sauf a partir du diamètre de tamis inferieur à 1mm.
La masse spécifique des constituants solides est de 2,74 t/m3 pour la carrière de YIMDI et celle
de CC3D as un poids spécifique des constituants solides de 2,96 t/m3.
II..33 RRééssuullttaatt ddee LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511
Les résultats des essais de limites d’Atterberg sont montrés au tableau 6 ci-dessous. Voir annexe pour les détails.
formule Données résultats
Indice de plasticité Ip =ωL - ωp ωL =33% ωp = 30% Ip =4%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0010,0100,1001,00010,000
Pass
ant %
Tamis [mm.]
courbe YIMDI
Fuseau selon UNESCO
CC3D
SABLE GROSSIERGRAVIERCAILLOUX SABLE FIN LIMON ARGILE
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Indice de consistance du terrain naturel
Ic = (ωL - ω) / IP
ωL =33% Ip = 4% ωp = 27%
Ic =7,32
Tableau 8. Limites d'Atterberg YIMDI formule Données résultats
Indice de plasticité Ip =ωL - ωp ωL =45% ωp = 27% Ip =18%
Indice de consistance du terrain naturel
Ic = (ωL - ω) / IP
ωL =45% Ip = 18% ωp = 27%
Ic =2,28
Tableau 9. Limites d'Atterberg CC3D
L’indice de plasticité précise les risques de déformation des matériaux sa détermination est fait
selon la norme NF-94-051. Après manipulation et calculs le sol a un indice de plasticité de 18 %
et dont la limite de liquidité est de 45%. D’après la classification des sols fins le sol est de type
argileux peu plastique pour le cas de CC3D et celui de YIMDI le sol a un indice de plasticité de
4 % et dont la limite de liquidité est de 33% on peut conclure sol est de type limon peu plastique
(voir figure 9).
La détermination de la teneur en matière organique est fait selon la norme NF P 94-047 après
manipulation fait sur les échantillons la teneur en matière organique représenté au tableau 7 ci-
dessus a de valeur acceptable(0.95 pour CC3D et 0,84) car ces valeurs obtenu est en dessous de
la valeur limites (maxi 2 avec addition de correcteurs) des sols stabilisables au ciment selon les
critères sur les matériaux.
II..55 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ssoollss ffiinnss
Figure 9. Classification des sols fins
CC3D YIMDI
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II..55..11 SSyynntthhèèsseess ddee ccllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ccaarrrriièèrreess
CCaarrrriièèrree CCCC33DD
Notre sol est trop plastique d’après le résultat de la limite d’Atterberg ; il peut être considéré
comme relativement faible ce qui décris qu’il est semi-solide. Par conséquent ce sol n’est pas
favorable pour la construction d’une route.
CCaarrrriièèrree YYIIMMDDII
Après observation sur le résultat obtenu nous avons respectivement une limite de liquidité de et
un indice de plasticité de 33% et 4% ce qui explique que notre sol est limoneux peu plastique.
II..66 VVaalleeuurr ddee bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee
Après manipulation pour la détermination de l’activité argileuse nous avons obtenu une valeur de
bleu de 5,8 pour la carrière de CC3D ce qui signifie que la latérite est limono-argileux, (sol de
plasticité moyenne) par conséquent ce sol n’est pas utilisable sur une route et celui de YIMDI a
une valeur de 0,5, il est sols limoneux (sol peu plastique et sensible à l’eau).
IIII.. PPRREESSEENNTTAATTIIOONN DDEESS RREESSUULLTTAATTSS DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN
Quelques essais ont été effectués sur la latérite - ciment pour la détermination de la formule de
travail en couche de base. Il s’agit de l’essai Proctor modifié et l’essai au poinçonnement appelé
communément le CBR.
IIII..11 DDéétteerrmmiinnaattiioonn ddee rrééfféérreennccee ddee ccoommppaaccttaaggee ddee llaattéérriittee :: EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé
IIII..11..11 CCaarrrriièèrree CCCC33DD
Figure 10. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5%
Den
sité
sèc
he
g/cm
3
Teneur en eau
4% de ciment 3% de ciment2,5% de ciment 0 % de ciment
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La latérite crue et améliorée au ciment
Désignations Proctor
γd (g/cm3) ω opm. (%) Latérite + 0% de ciment 1,48 16,55 Latérite + 2,5% de ciment 1,50 17 Latérite + 3% de ciment 1, 53 17,8 Latérite + 4% de ciment 1,64 17,2
Tableau 10. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment
L'analyse du tableau ci-dessus montre que la densité sèche augment quand la teneur en ciment
augment. Etant jugé sol non utilisable pour la construction de route après la détermination de
référence de compactage de latérite alors les essais de résistances (essai à la compression simple
et CBR) sont arrêtés.
IIII..22..22 CCaarrrriièèrree YYIIMMDDII
Figure 11. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente
Désignations
Proctor ω opm.
(%)
γd (g/cm3) à 100%
γd (g/cm3) à 95%
γd (g/cm3) à 90%
Latérite crue 11,5 1,98 1,88 1,78
Latérite crue + 2% de ciment 12,5 1,97 1,87 1,77
Latérite crue + 3% de ciment 12,75 1,96 1,86 1,76
Tableau 11. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment
L'analyse du tableau ci-dessus montre que la diminution de la densité sèche est du à
l’augmentation de la teneur en ciment.
1,75
1,78
1,81
1,84
1,87
1,9
1,93
1,96
1,99
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Den
sité
sèc
he g
/cm
3
Teneur en eau
Amelioré à 3% Amelioré à 2% latérite crue
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IIII..33 RReessiissttaannccee àà llaa ccoommpprreessssiioonn ssiimmppllee aapprrèèss ccuurree ddeess sséérriieess
Les trois(3) séries des éprouvettes confectionné, ayant subi la cure de 7 jours comme définie
précédemment, a fait l'objet d'un essai de compression de 0%, 2% et 3% pourcent dont les
résultats sont consigné respectivement dans le Tableau 12 et 13, après écrasement nous avons
déterminé la résistance à la compression suivant la formule :
F : force appliquée sur l’éprouvette S : section de l’éprouvette
Les graveleux latéritique amélioré étaient soumises uniquement à l’essai de résistance sèche car
à l’immersion totale elles s’altèrent complètement. Leur résistance humide est considérée très
faible à une cure 7 jours.
IIII..33..11 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess àà 00 %% ddee cciimmeenntt
Compacités Désignation 10 25 56 Force (kN) 35 40 60 Section de l’éprouvette 181,45 181,45 181,45
Resistance (MPa) 0,19 0,22 0,33
Tableau 12. Resistance à la compression simple à 0% de ciment
On observe dans la série des éprouvettes confectionnées respectivement à 10, 25 et 56 coups un
accroissement de la résistance en fonction de la compacité et après sept (7) jours de cure à l’air
et dont la valeur maximale est de 0.33 MPa.
L’amélioration à 0% de poids de ciment sert de référence à l’influence de l’amélioration.
IIII..33..22 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess aamméélliioorrééeess àà 22%% eett 33 %%ddee cciimmeenntt
Tableau 13. Resistance à la compression simple à 2% de ciment
Les courbes des résistances, en fonction du dosage en ciment, évoluent de manière croissante.
La résistance maximale à 7 jours est 0,413 MPa pour 3% de ciment en poids.
Amélioré à 2% de ciment Amélioré à 3% de ciment
désignation 10 coups 25 coups 56 coups 10 coups 25 coups 56 coups Force (kN) 45 50 55 55 70 75 section appliquée 181,45 181,45 181,45 181,46 181,46 181,46 Resistance (MPa) 0,25 0,28 0,30 0,30 0,39 0,41
𝑹𝑹𝑹𝑹 = 𝑭𝑭𝑺𝑺�
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Rc en fonction de la densité et de pourcentage de ciment
Figure 12. Courbe de la résistance à la compression simple
Resistance à la compression simple (MPa)
10 25 56
Amélioré à 0% de ciment 0,193 0,220 0,331
Amélioré à 2% de ciment 0,248 0,276 0,303
Amélioré à 3% de ciment 0,303 0,386 0,413
Tableau 14 Récapitulatif des essais à la compression simple
On observe une variance de résistance de compression en fonction de condition de compactage
et proportionnellement à la teneur en ciment. A 2% la résistance à la compression croit pour une
cure de 7 jour mais très faiblement. Par rapport aux latérites non amélioré, on remarque la
progression davantage de la résistance.
IIII..44 IInnddiicceess CCBBRR
L'éprouvette est écrasée dans le sens de sa hauteur pour la résistance au poinçonnement. La
Figure 11 montre des illustrations. L’écrasement effectué sur une presse CBR Tester dont la
résistance de l’anneau est de 50 kN dont il est uniquement pour le sol non traité alors que pour
les sol traité on utilise l’anneau dont sa résistance est de 60kN voir fig. 13.
0
0,5
1
1,5
10 25 56
resi
stan
ce à
la c
ompr
essi
on M
Pa
Compacité
Amélioré à 0% de ciment Amélioré à 2% de ciment Amélioré à 3% de ciment
Compacité Dosage en ciment
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Figure 13.Appareil de poinçonnement à 50kN
Résultats CBR en fonction de la densité et de pourcentage de ciment
Figure 14. Courbe CBR à 2% et 3% de ciment Densité optimale pour une série de CBR qui comprend trois (3) moules CBR pour 10, 25 et 56
coups.
L'analyse des résultats montre que les valeurs de CBR obtenus sont conformes aux exigences
techniques ; Les valeurs de CBR, avec une amélioration de 2% et 3% sont tous supérieures à
160% à 95% opm, elles sont respectivement 190% et 258%.
1,741,761,781,801,821,841,861,881,901,921,941,961,982,00
65 80 95 110 125 140 155 170 185 200 215 230 245 260 275
Den
sité
g/c
m3
CBR (%)
3% de ciment Série2
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IIII..55 TTeenneeuurr eenn eeaauu
Les valeurs de la teneur eau sont montrées au tableau 16.
Tableau 15. Teneur en eau avant et après le moulage
Le compactage est la première contre l’agression de l’eau ; le tableau ci-dessus montre que la
teneur en eau dont le matériau a pu absorber après 4 jours d’immersion ; plus le matériau est
compact plus il est imperméable alors le taux l'infiltration des eaux ne sont importante.
Teneur en eau de moulage (%) infiltration
d’eau à 56 coups Compacité 90% 95% 100%
2% de ciment
Avant moulage 10,5 10,4 9,2 0,5%
Après ESSAI 9,98 10.2 9,15 3% de ciment
Avant moulage 11,1 10,5 10 0%
Après ESSAI 10 10.3 10
0% de ciment
Avant moulage 12 10,3 9,7 2%
Après ESSAI 11 10,2 9,2
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CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 444 ::: TTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEE DDDEEE MMMIIISSSEEE EEENNN ŒŒŒUUUVVVRRREEE DDDEEE CCCOOOMMMPPPOOOSSSIIITTTEEE
II.. MMAATTEERRIIEELLSS
Les études de laboratoire supposées effectuées et donc l'opportunité de la stabilisation au liant
hydraulique ciment étant vérifiée et le dosage à appliquer étant connu, le problème essentiel
consiste à obtenir une répartition homogène du liant ciment dans le sol. Le liant hydraulique
ciment peut être incorporé au sol à traiter soit sur place, soit en centrale.
Les différents équipements susceptibles d’intervenir dans les opérations de traitement ciment
sont passés en revue ci-après.
II..11 MMaattéérriieellss ddee ttrraannssppoorrtt eett ddee ssttoocckkaaggee ddeess lliiaannttss
II..11..11 CCaass ppaarrttiiccuulliieerr ddee ttrraaiitteemmeenntt eenn ppllaaccee:: lliiaanntt eenn ssuussppeennssiioonn aaqquueeuussee
Certains traitements en place sont effectués avec une machine multifonctions recevant le liant
sous forme de suspension aqueuse (voir plus loin). La suspension est préparée sur chantier ou à
proximité, approvisionnée dans un matériel dédié, qui en assure l’homogénéisation et injectée
directement dans la chambre de malaxage de la machine multifonctions.
II..11..22 CCaass ddeess ((ppeettiittss)) cchhaannttiieerrss «« rruussttiiqquueess »»:: cciimmeenntt eenn ssaaccss
Aujourd’hui, la livraison d’un liant en vrac constitue la règle. Pour certains chantiers, de petites
tailles ou d’accès difficiles, il peut s’avérer nécessaire de livrer le liant en sacs (voir figure 20),
lesquels doivent évidemment être stockés à l’abri de l’eau.
Cette méthode est devenue exceptionnelle dans les pays développés, où elle ne concerne plus que
des petites réalisations, pour lesquelles il n’est pas exigé un dosage du liant nécessairement très
précis. Par contre, elle demeure courante dans beaucoup de pays dits en développement, voire «
émergents ».
Sur les petits chantiers où le liant est approvisionné en sacs, on ne fait appel à aucun engin
d’épandage dédié. Les sacs sont disposés selon une grille géométrique prédéterminée, vidés en
tas et le liant est ensuite étalé à la niveleuse.
Dans le cas « normal » de liant(s) pulvérulent(s) en vrac et de traitement en place, on utilise des
engins d’épandage spécifiques.
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II..22 MMaattéérriieellss dd’’ééppaannddaaggee
II..22..11 TTyyppeess dd’’ééppaannddeeuurrss
Les épandeurs à dosage volumétrique asservi à la vitesse, très courants, comportent un tambour
alvéolaire ou un tapis extracteur dont le débit est lié à la vitesse de translation de l’engin.
Les épandeurs à dosage volumétrique asservi à la vitesse et calés par un système pondéral sont
d’apparition plus récente. Le pesage du liant à l’avancement permet de connaître précisément la
quantité épandue par unité de surface, ce qui allège considérablement les opérations de contrôle
et de réglage.
Figure 15.Type d’épandeur
II..22..22 PPrréécciissiioonn ddee ll’’ééppaannddaaggee
La quantité de liant à épandre par unité de surface Q (en kg/m2) est donnée par la relation
suivante: 𝑄𝑄 = e. ρd 𝑑𝑑100−𝑑𝑑
Où : d : le dosage en liant visé (masse de liant sur masse de sol sec, en %),
e : est l’épaisseur de la couche de sol en place à traiter ;
ρd : est la masse volumique sèche au sol en place juste avant traitement (en kg/m3).
La précision de l’épandage se détermine à partir de deux facteurs : son exactitude et sa variation.
L’exactitude correspond à l’écart observé entre le poids moyen de liant effectivement épandu et
le poids visé par unité de surface. Le coefficient de variation Cv s’exprime ainsi (en %) :
Cv = 100 ×𝑠𝑠𝑚𝑚
• S : étant l’écart-type calculé sur une population de mesures représentatives
• m : la moyenne.
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Le niveau de précision des épandeurs fait l’objet d’une ébauche de classification, résumée par le
tableau 17 ci-dessous.
Critères Notes 3 2 1
C: homogénéité d’épandage du liant (%) Cv ≤ 5 5 < Cv ≤ 10 Cv > 10
V: possibilité de faire varier la largeur d’épandage Oui Non Non
Tableau 16: Notation des critères pour l’épandage des liants
Bien entendu, d’autres facteurs influent sur la qualité de l’épandage: conception générale de
l’engin (y compris son aptitude à se déplacer régulièrement sur un terrain pas forcément idéal),
conception et performances du système de dosage, aides à la conduite, ergonomie du poste de
conduite, systèmes d’asservissement, de repérage.
Figure 16. Indicateur de bord
II..33 MMaattéérriieellss ddee pprrééppaarraattiioonn ddeess ssoollss
Certains matériaux peuvent nécessiter un conditionnement particulier avant l’opération de
malaxage avec le liant. Les principaux cas pouvant se présenter sont les suivants :
sols extrêmement cohésifs, nécessitant une scarification préalable;
sols contenant des blocs dépassant 100 mm en Dmax, nécessitant un criblage;
sols trop secs, nécessitant un arrosage préalable.
II..44 MMaattéérriieellss ddee mmaallaaxxaaggee
Les premières machines étaient apparues vers la fin des années 1950 et leurs performances
étaient limitées. Elles se sont, au fil du temps, énormément améliorées, avec en particulier une
course à la puissance et un recours maintenant généralisé aux dispositifs d’asservissement et de
contrôle.
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Il faut signaler que plus la puissance est grande, plus la profondeur de traitement peut être
importante.
Ainsi, les premiers modèles atteignaient – parfois difficilement – une épaisseur de couche
malaxée de 30 cm maximum (épaisseur après compactage).
Aujourd’hui, les machines de grande puissance peuvent garantir une épaisseur de traitement
jusqu’à 50 cm (après compactage) voir figure 17 ci-dessous.
Figure 17. Malaxeur ROTOSTAB 525
II..55 MMaattéérriieellss dd’’aarrrroossaaggee
Certaines précautions sont à prendre pour ce poste qui paraît a priori extrêmement simple.
Tout d’abord, il faut éviter les matériels trop rustiques, ne maîtrisant pas convenablement le
volume d’eau appliqué par unité de surface. Un système d’asservissement du débit de pompe à la
vitesse d’avancement est une garantie pour un travail de qualité (nécessaire pour les couches de
forme et les assises).
Ensuite, il est de bonne pratique de scarifier, avant arrosage les sols imperméables, ceci pour
favoriser la pénétration de l’eau dans la masse à traiter et pour éviter les ruissellements
superficiels. L’existence de dispositifs d’arrosage avec enfouissement mérite d’être signalée
(figure 20). Cette méthode est en effet très efficace pour une humidification régulière et en
profondeur. Elle est appelée à se développer.
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Figure 18. Type d’arroseur
II..66 MMaattéérriieellss ddee ccoommppaaccttaaggee
Le compactage des sols traités ne fait pas appel à des engins spécialisés mais les engins
habituellement utilisés comme le rouleau à tambour fig.21 ci-dessous.
Figure 19. Type de compacteur
II..77 MMaattéérriieellss ddee rrééggllaaggee
Les niveleuses sont employées pour :
– le préréglage sur tous les types de chantiers ;
– le réglage final sur les chantiers courants (qui représentent la majorité des cas).
Ces machines sont très fréquemment guidées électroniquement, par fil et capteurs ou par
référence laser.
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II..88 ÉÉmmiissssiioonnss ddee ppoouussssiièèrreess
Au cours des phases d’épandage d’un liant pulvérulent et de malaxage en place (accessoirement
de celle de remplissage de silo), des émissions de poussières de liant peuvent se produire, créant
des nuisances pour l’environnement et les riverains. Le problème est évidemment plus aigu en
zone urbaine. Afin de réduire sensiblement ces nuisances, plusieurs mesures sont applicables.
II..88..11 PPrréévveennttiioonn eett pprrééccaauuttiioonnss lloorrss ddeess ooppéérraattiioonnss
Elles sont essentiellement guidées par le bon sens, par exemple:
veiller au bon état des raccords, mise en place de filtres, éviter les débordements au
remplissage, etc. ;
caréner la zone de chute des épandeurs par des jupes jusqu’au sol ;
ne pas épandre, ni malaxer par grand vent ;
installer un système autonome ou directement intégré à l’épandeur permettant de réduire
l’émission de poussières lors de l’approvisionnement du liant ciment dans l’épandeur.
II..88..22 UUttiilliissaattiioonn ddee lliiaanntt ssoouuss ffoorrmmee ddee ssuussppeennssiioonn
Le liant est mis en suspension dans l’eau par un matériel spécial présent sur le chantier. Il est
ensuite injecté directement dans la chambre de malaxage. Seuls quelques pulvimalaxeurs offrent
cette possibilité (voir figure 20).
IIII.. CCOONNDDIITTIIOONN EETT PPRROOCCEEDDEESS PPOOUURR LLAA MMIISSEE EENN OOUUEEVVRREE
Les conditions de mise en œuvre doivent être conformes aux recommandations 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” (SETRA /LCPC - 2000) (plus communément
nommé GTS).
L’exécution type des travaux de traitement des sols suit, en règle générale, le processus suivant
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IIII..11 PPrrééppaarraattiioonn ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee
L’état du sol peut nécessiter tout ou partie des actions ci-après :
Les études de laboratoire supposées effectuées et donc l'opportunité de la stabilisation au ciment
étant vérifiée et le dosage à appliquer étant connu, le problème essentiel consiste à obtenir une
répartition homogène du ciment dans un sol. Ce liant peut être incorporé au sol à traiter soit sur
place, soit en centrale.
Cette opération, visant à faciliter le malaxage ultérieur, consiste aussi à procéder à l’ouverture du
sol au scarificateur ou au ripper pour l’élimination des éléments blocailleux, humidification
éventuelle.
IIII..11..11 SSttaabbiilliissaattiioonn eenn ppllaaccee
Le sol doit d'abord être pulvérisé. Comme dans toute stabilisation, on utilise pour cela les engins:
un pulvimalaxeur; éventuellement cet appareil pourrait être précédé du scarificateur pour des
sols trop résistants.
Le liant est alors répandu sur le sol, on peut utiliser pour cette action divers procédés; ou bien on
se contente de répartir et ouvrir les sacs sur la surface à traiter; ou encore on vide les sacs dans
une saignée aménagée à la partie supérieure d'un cordon de sol; ou enfin on utilise des épandeurs
mécaniques approvisionnés en sacs ou en vrac (sur tous chantiers importants, le liant est
approvisionné en vrac, dans des containers, dont le contenu est transvasé dans des épandeurs ou
stocké en silo).
Le malaxage visant à obtenir la plus grande régularité possible du dosage en liant, vient ensuite.
Il peut se faire par le procédé dit « multipass », avec des engins de chantier non spécialisés : le
pulvimalaxeur brasse le mélange sur place en plusieurs passes; la niveleuse rassemble le mélange
en un cordon, le déplace latéralement plusieurs fois d'un bout à l'autre de sa lame, puis l’étale en
fin d'opération. Entre deux séries de passes, on arrose le mélange pour l'amener à la teneur en
eau indiquée par le laboratoire; le compactage, destiné à obtenir la densité sèche voulue,
complète l'opération. Le malaxage peut se faire aussi en une seule passe (méthode « Single-pass
») par des engins spécialisés.
Le malaxage peut enfin se faire au moyen d'appareils qui avalent un cordon de mélange préparé
à l'avance, malaxent le mélange, puis le restituent à l'arrière, toujours sous forme de cordon.
IIII..11..22 DDééccoohhééssiioonn dduu ssooll eenn ppllaaccee
Si nécessaire, cette opération foisonne le sol, favorisant soit son séchage par évaporation, soit
son humidification par arrosage. Elle facilite le travail des malaxeurs, augmentant ainsi leur
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rendement. Le cas échéant, elle contribue à l’élimination des blocs gênants. Elle s’effectue à la
défonceuse à dents, montée sur bouteur ou niveleuse.
IIII..11..33 ÉÉlliimmiinnaattiioonn ddeess éélléémmeennttss ttrroopp ggrrooss eett hhoommooggéénnééiissaattiioonn ddeess mmaattéérriiaauuxx
Rappelons que les dimensions maximales admissibles sont d’environ 100 mm pour un malaxage
en place. L’élimination de la fraction grossière s’effectue surtout par criblage, parfois par
ramassage mécanisé, voire, pour les petits chantiers, manuellement.
L’homogénéisation des matériaux s’effectue au cours de l’extraction et du chargement, avec
parfois mise en dépôt provisoire et reprise.
IIII..11..44 AAjjuusstteemmeenntt ddee ll’’ééttaatt hhyyddrriiqquuee dduu ssooll
Une teneur en eau optimale est indispensable pour obtenir, après compactage du mélange sol-
ciment, une densité maximale.
Ainsi, il est possible, soit de l’humidifier avec une arroseuse avec rampes à eau, gicleurs ou
systèmes enfouisseurs.
Si le sol en place est trop humide et les conditions météorologiques favorables, on le laisse
quelque peu sécher après scarification, soit d’assécher le sol par brassage mécanique.
Si, au contraire, il est trop sec, on l’arrose une fois scarifié. L’arrosage avec enfouissement est
efficace (garantie d’homogénéité de la teneur en eau) et respectueux de l’environnement
(préservation des ressources en eau). Les volumes d’eau nécessaires peuvent être très importants
pour certains sols argileux. Si nécessaire, la teneur en eau est ajustée en cours de malaxage.
IIIIII.. ÉÉPPAANNDDAAGGEE DDUU LLIIAANNTT EETT MMAALLAAXXAAGGEE
IIIIII..11 EEppaannddaaggee dduu lliiaanntt
Pour réduire et maîtriser la dispersion du liant, il est préférable de retenir
– dans le cas de chantiers moyens ou importants ;
– un épandeur à dosage pondéral, asservi à la vitesse d’avancement.
Le contrôle de la régularité de l’épandage et de la quantité des liants est réalisé par la méthode
dite “à la bâche”.
La technique d’épandage "au sac" est quasiment inappliquée et n’est envisagée que pour des
chantiers de géométrie complexe ne permettant pas une évolution correcte des épandeurs.
L’épandage manuel (sacs répartis) est proscrit, hormis sur des petits chantiers difficilement
accessibles aux engins.
Les épandeurs à utiliser doivent disposer d’un système de dosage asservi à la vitesse. Sur les
chantiers les plus « pointus », il est souhaitable d’avoir un (ou des)épandeur(s) disposant en plus
d’un système de réglage pondéral.
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Afin d’obtenir une précision satisfaisante de l’épandage, la note minimale exigée pour
l’épandeur est 2 (coefficient de variation Cv maximum = 10 % – cf. tableau 14). Pour les
chantiers les plus importants, un Cv maximum de 5 % pourra être requis. Quant à l’exactitude
(écart entre la valeur visée et la moyenne effectivement épandue), elle doit être de 5 % au plus.
L’épandeur choisi doit être capable d’épandre le dosage surfacique de liant prévu en une seule
passe. L’exécution de l’épandage doit être très soignée, en opérant par bandes adjacentes
jointives. Bien évidemment, les systèmes d’aide à la conduite (GPS, systèmes d’alertes
automatisés, enregistrements et affichages des données, etc.) améliorent la qualité de l’épandage.
Figure 20. Épandage du liant en sac IIIIII..22 LLee mmaallaaxxaaggee
Pour assurer une bonne homogénéité du matériau et une profondeur importante du malaxage, il
est judicieux de retenir un pulvimalaxeur.
D’autre part, le malaxage foisonnant énormément les matériaux, il faut veiller
– lorsqu’on traite par bandes jointives
– à mordre suffisamment (20 cm) dans la partie déjà foisonnée, pour ne pas laisser de matériau
non malaxé en bordures de bandes.
Le malaxage doit s’effectuer au pulvimalaxeur par bandes parallèles avec un léger recouvrement.
L’obtention de la profondeur de malaxage visée et sa régularité sont des facteurs essentiels de
réussite. La configuration des pulvimalaxeurs actuels, avec la chambre de malaxage située au
centre de l’engin, entre les essieux, permet de les maîtriser. Un léger compactage entre deux
passes de malaxage aide à obtenir et réguler la profondeur de travail.
Ces matériels comportent en particulier un dispositif d’injection d’eau dans la chambre de
malaxage dont le débit est asservi à la vitesse de déplacement, permettant un ajustement de la
teneur en eau.
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Figure 21. Malaxeur ROTOSTAB en exécution
IIVV.. LLEE CCOOMMPPAACCTTAAGGEE
Trois objectifs principaux sont poursuivit lors de la réalisation des travaux routiers
Supprimer les déformations ultérieures ;
Augmenter les caractéristiques mécaniques ;
Assuré l’imperméabilité
L’essai de Compactage est le plus important car la tenue d’un sol routier dépend en grande partie
du soin qui a été apporté à sa mise en œuvre. Un sol de qualité moyenne bien compacté aura une
meilleure tenue qu’un sol de bonne qualité dont le compactage a été négligé.
IIVV..11 CCoommppaaccttaaggee ppaarrttiieell
La qualité du compactage est, en général, déterminée par un objectif de densification.
Pour le compactage des couches de base, il est une énergie de compactage q3 qui correspond
succinctement à 98% de la densité optimale de l’essai proctor modifié. L’atelier de compactage,
ainsi que le nombre de passes nécessaires, seront définis en respectant les épaisseurs de couches
à compacter et en appliquant un plan de balayage répartissant l’énergie de compactage sur toute
la surface de la couche.
Le compactage partiel doit suivre sans tarder la fin du malaxage pour ne pas laisser un matériau
foisonné exposé aux intempéries et doit apporter 70 à 80 % de l’énergie exigée pour obtenir la
qualité de compactage recherchée.
L’obtention de compacités élevées est une nécessité pour mobiliser pleinement les performances
mécaniques du matériau.
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IIVV..22 DDiissppoossiittiioonnss nnéécceessssaaiirreess
Besoin de compacteurs puissants
Les engins le plus fréquemment préconisés sont les compacteurs à pneus lourds P2, P3 et les
vibrants de moyenne à forte puissance V3, V4 et V5.
Limitation de l’épaisseur à compacter
L’impératif d’une compacité suffisante en fond de couche conduit à limiter l’épaisseur
compactable à 40 cm.
Compactage en deux étapes
Un compactage partiel, correspondant à 70 - 80 % de l’énergie nécessaire pour atteindre q3, soit
environ 95 % de la compacité finale, est exécuté après régalage, préréglage et malaxage. Le
compactage final intervient immédiatement après le réglage fin.
Nécessité d’achever le compactage dans le délai de maniabilité
L’ensemble du compactage doit impérativement être terminé avant l’expiration du délai de
maniabilité.
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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CCOONNCCLLUUSSIIOONN GGEENNEERRAALLEE Les études au laboratoire ont permis d'apprécier les possibilités d'utilisation de latérite
traitée au ciment en corps de chaussées notamment en couche de base. Le comportement
mécanique du sol latéritique à l’état naturelle ne réponde pas à la norme (valeur de CBR<80%)
donc nous nous sommes procédé a l’amélioration au ciment à 2 et 3% de poids en ciment ; le
traitement de la couche de base à 3% de ciment en poids est meilleure.
Pendant la mise en œuvre le choix d'un indice CBR au moins égale à 160 est basé sur le
fait qu'une couche de base après sa mise en œuvre doit avoir un CBR au moins égal à 80%. Les
mélanges étant réalisés dans des conditions souvent mieux contrôlées au laboratoire qu'au
chantier, il convient d'affecter les résultats obtenus sur le chantier d'un coefficient de sécurité.
Selon Liautaud (1975), en prenant une valeur de coefficient de sécurité égale à 2, on espère
obtenir sur le chantier un CBR de 80%. En plus, vue les résultats obtenus sur les essais Proctor,
CBR et Rc qui sont conformes à 100% avec le pourcentage optimum de 3% en poids, la méthode
adapté est celui d'amélioration de la couche de base en latérite crue à 3% de ciment en poids avec
la teneur en eau optimal (ω opm. 12%) pour l’échantillon.
Le retour d’expérience concernant les assises de chaussée en sols traités est encore limité. Le
bilan à ce jour est généralement positif, mais certains points s’avèrent sensibles : tenue à l’eau et,
surtout, tenue des interfaces. Des progrès sont nécessaires pour garantir leur bon comportement.
En tout état de cause, il convient de respecter strictement les limites d’emploi préconisées, en
particulier, en terme de trafic admissible.
Globalement, le traitement de sol est économiquement compétitif dans de nombreux cas. Il
présente, de plus, de grands avantages vis-à-vis du développement durable: préservation des
ressources et d’espaces naturels, diminution des transports et économie d’énergie.
Un sol de qualité moyenne bien compacté aura une meilleure tenue qu’un sol de bonne qualité
dont le compactage a été négligé. D’une manière générale la mise en œuvre est une phase
critique surtout pour le matériau de par sa formation a un comportement complexe et varié. Si la
mise en œuvre est mal suivie cela a une incidence non négligeable sur la qualité de la couche et
finalement sur celle de la route car cette qualité dépend de la qualité de chacune des couches qui
la compose.
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RREECCOOMMMMAANNDDAATTIIOONN
La composite latérite ciment, de par ses performances physiques et mécaniques, satisfait aux
spécifications techniques pour la réalisation du corps de chaussée.
Il est nécessaire de:
la reproduire les essais ;
à la réalisation des essais de traction;
Faire la litho-stabilisation pour le cas de la carrière de CC3D en vue d’amélioration le
squelette du sol ; faire une étude sur le traitement à la chaux car le traitement à la chaux
permet de diminuer à court terme la teneur en eau des sols plastiques, de neutraliser et
floculer les argiles. Il s’ensuit une diminution de l’indice de plasticité (Ip), une
augmentation de l’Indice Portant Immédiat (cas des sols trop humide) et un aplatissement
de la courbe Proctor.
Afin de validé les études faite au labo il est souhaitable de faire une planche d'essais
expérimentale sur un tronçon donnée et puis aménagée pour recevoir une bande traitées au
pourcentage de ciment obtenu comme favorable d’après CBR pour étudier le comportement
des matériaux sous trafic.
Analyse de cycle de vie pour déterminer les aspects environnementaux de cette méthode
(ciment et ses implications environnementaux)
Les critères de spécifications techniques sont discutables pour plusieurs raisons :
Les normes et les recommandations techniques ne sont pas harmonisées et unifiées donc les
connaissances peuvent être bien vulgarisées parmi les acteurs BTP.
On peut avoir un mélange granulaire optimal avec une courbe granulométrique très bien
étalée mais qui sort ou qui n'entre pas parfaitement dans le fuseau de spécification. Ceci
démontre clairement les limites du fuseau.
Dans la phase d’exécution il faut insister sur l'homogénéisation des mélanges latérite -
ciment en évitant les traînées de ciment non incorporées dans la latérite, tenir compte de la
teneur en eau optimal recommandé par la courbe Proctor
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BBBiiibbbllliiiooogggrrraaappphhhiiieee
111eeerrr... DDDooocccuuummmeeennntttsss dddeee rrréééfffééérrreeennnccceeesss eeettt ttteeeccchhhnnniiiqqquuueeesss MENIN MESSOU, 1980 - Comportement mécanique d’une couche de base en graveleux
latéritiques améliorés au ciment : cas des routes en cote d’ivoire.
R. MAIGNIEN, 1964 – Compte rendu des recherches sur les latérites (U.N.E.S.C.O.) ;
R. Dupain et J.-C ; Saint – Arroman, 2009 – Granulats, Sols, Ciment et Bétons.
Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des
remblais et des couches de forme (GTS), guide technique SETRA-LCPC, janvier 2000.
Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des
assises de chaussées, guide technique CFTR, septembre 2007.
Manuel de conception des plates-formes autoroutières, SCETAUROUTE, 1998.
Manuel de conception des chaussées d’autoroutes, SCETAUROUTE, 2005.
Les routes en zones tropicales et désertiques - Tome II : Études techniques et construction,
BCEOM-CEBTP, 1991.
Manuel de conception des chaussées neuves à faible trafic, LCPC-SETRA, juillet 1981.
Conception et dimensionnement des structures de chaussée, Guide technique SETRA-LCPC,
décembre 1994 ;
A comparative evaluation of cement and lime modification of laterite D .O.A. Osula;
Ahmadu Bello University, Zaria,1995
222eee... ttteeexxxttteeesss nnnooorrrmmmaaatttiiifffsss NF EN 14227 : Mélanges traités aux liants hydrauliques –Spécifications ; Partie 10 : sol traité au
ciment.
NF P 94-050. Sols – Reconnaissance et essais – Détermination de la teneur en eau pondérale des
matériaux – Méthode par étuvage.
NF P 94-051 Sols – Reconnaissance et essais – Détermination des limites d’Atterberg – Limite
de liquidité à la coupelle – Limite de plasticité au rouleau.
NF EN 933-9. Essais pour déterminer les caractéristiques géotechniques des granulats – Parie 9:
Qualification des fines. Essai au bleu de méthylène.
NF P 94-056. Sols– Reconnaissance et essais – Analyse granulométrique – Méthode par
tamisage à sec après lavage ;
NF P 94-078Sols – Reconnaissance et essais – Indice CBR après immersion – Indice
CBR immédiat –Indice Partant immédiat –Mesure sur échantillon compacté dans le moule CBR ;
NF P 94-093Sols – Reconnaissance et essai de compactage Proctor – Détermination des
références de compactage d’un matériau – Essai Proctor modifié.
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NF P 94-118. Chaussée – Terrassements – Exécution des terrassements –
Constituants – Composition des mélanges et formulation – Exécution et contrôle.
NF P 98-701. Matériels pour la construction des routes – Centrales de traitement de matériaux –
Terminologie et performances.
NF P 98-732-1. Matériels de construction et d’entretien des routes – Fabrication des
NF P 98-744-1. Matériels de construction et d’entretien des routes – Calibrage et vérification des
réglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matériaux – Partie 1:
Débitmètre de bande pour courroie transporteuse.
NF P 98-744-5 Matériels de construction et d’entretien des routes – Calibrage et vérification des
réglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matériaux – Partie 5:
Doseur pondéral à pulvérulent– Essai par pesée matière.
NF EN 197-1 Ciment – Partie 1: Composition, spécification et critères de conformité des
ciments courants.
[LCPC et SETRA, 1983] Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA). Réalisation des assises
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ANNEXE A : CARRIERE CC3D
1. Analyse granulométrique
Modules AFNOR
Φ tamis mm
Refus partiels
Refus cumulés
% Refus cumulés
% Passants cumulés
42 12,5 24,0 24,0 1,0% 99,0% 41 10 58,4 82,4 3,5% 96,5% 40 8 130,2 212,6 9,0% 91,0% 39 6,3 239,7 452,3 19,1% 80,9% 38 5 338,1 790,4 33,3% 66,7% 37 4 309,9 1 100,2 46,4% 53,6% 36 3,15 189,7 1 289,9 54,4% 45,6% 35 2,5 100,9 1 390,8 58,6% 41,4% 34 2 58,5 1 449,3 61,1% 38,9% 33 1,6 38,8 1 488,1 62,7% 37,3% 32 1,25 33,6 1 521,7 64,1% 35,9% 31 1 27,4 1 549,1 65,3% 34,7% 30 0,8 22,2 1 571,3 66,2% 33,8% 29 0,63 25,5 1 596,8 67,3% 32,7% 28 0,5 25,9 1 622,7 68,4% 31,6% 27 0,4 21,0 1 643,7 69,3% 30,7% 26 0,315 22,2 1 665,9 70,2% 29,8% 25 0,25 50,3 1 716,2 72,3% 27,7% 24 0,2 40,4 1 756,6 74,0% 26,0% 23 0,16 43,6 1 800,2 75,9% 24,1% 22 0,125 55,5 1 855,7 78,2% 21,8% 21 0,1 33,7 1 889,4 79,6% 20,4% 20 0,08 18,8 1 908,1 80,4% 19,6%
Annexe1 Granulométrique par tamisage (CC3D)
2. Limite d’Atterberg
Limite de liquidité Limite de plasticité
N° tare 1 2 3 4 A B C D
Poids total humide (g) 27,5 29,6 29,2 28,4 20,5 21,3 21,7 21,2
Poids total sec (g) 24,4 25,9 25,7 25,0 20,0 20,6 20,9 20,3
Poids tare (g) 17,6 17,9 17,9 17,2 17,9 18,2 18,1 17,3
Poids de l'eau (g) 3,2 3,7 3,5 3,4 0,6 0,6 0,8 0,8
Poids sec (g) 6,8 8,1 7,8 7,8 2,1 2,4 2,9 3,0
Teneur en eau (g) 46,6% 45,3% 44,8% 43,9% 26,3% 26,2% 27,0% 27,8%
Nombre de coups N 14 21 27 35 Annexe 2.Limite d’Atterberg CC3D
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Annexe 3. Relation N-ω : droite dans un diagramme semi-log.
3. Poids spécifique
N° éch Poids sec matériaux (g)
Volume d'eau distillé ajouté (cm3)
Pression finale (P') cuve échantillon + chambres (mWs) Valeur
Vlu (cm3)
ys(KN/m3)
1ère 2ième 3ième moyenne
CC3D 800 g 347 cm3 7,85 7,85 7,85 7,85 609 cm3 30,5KN/m3 Annexe 4. Poids spécifique pou la Carrière CC3D
4. Essai au bleue de méthylène
Désignations Horison n°1 Horison n°2
(Epaisseur …. à …. m) (Epaisseur …. à …. m) IDENTIFICATION ECHANTILLON Dmax échantillon (en mm) 5 mm 5 mm Masse sec du prélèvement (en g) 120,0 g Masse sec passant le tamis de 5 mm (en g) 120,0 g -> Coefficient pondérale C fraction 0/5 100,0% TENEUR EN EAU (prise n°2) Poids humide prise n°2 (en g) Poids sec prise n°2 (en g) -> Teneur en eau ω du matériau
VALEUR AU BLEU VBS (prise n°1) Masse sec 0/5 mm introduite en solution (en g) 120,0 g Volume de bleu introduit (en cm3) 65 cm3 -> Valeur de Bleu 0,5
5. Proctor modifié : détermination de l’optimum
4.1 Laterite crue
40%
42%
44%
46%
48%
50%
10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40
ω e
n %
Nombre de coups N (échelle log(N))
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4.2 Laterite amélioré à 2,5% de ciment
4.3 Laterite amélioré à 3% de ciment
1,35
1,42
1,49
1,56
1,63
1,70
11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5%
Den
sité
app
aren
te
g/cm
3
Teneur en eau
0 % de ciment
0 % de ciment
1,35
1,37
1,39
1,41
1,43
1,45
1,47
1,49
1,51
1,53
14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0% 21,0% 22,0%
Dens
ité a
ppar
ente
g/c
m3
Teneur en eau
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4.4 Laterite amélioré à 4% de ciment
1,40 g/cm3
1,42 g/cm3
1,44 g/cm3
1,46 g/cm3
1,48 g/cm3
1,50 g/cm3
1,52 g/cm3
1,54 g/cm3
14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0%
Den
sité
app
aren
te
Teneur en eau
1,50 g/cm3
1,52 g/cm3
1,54 g/cm3
1,56 g/cm3
1,58 g/cm3
1,60 g/cm3
1,62 g/cm3
1,64 g/cm3
12,0% 13,0% 14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0% 21,0% 22,0%
Dens
ité a
ppar
ente
Teneur en eau
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couches de base.
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ANNEXE B : CARRIERE YIMDI
1. Analyse granulométrique
Modules AFNOR φ tamis mm Refus
partiels Refus
cumulés % Refus cumulés
45 25 77,0 77,0 2,6% 44 20 70,6 147,6 4,9% 43 16 99,0 246,7 8,2% 42 12,5 228,9 475,5 15,8% 41 10 193,2 668,7 22,2% 40 8 281,3 949,9 31,6% 39 6,3 293,7 1 243,6 41,4% 38 5 254,4 1 497,9 49,8% 37 4 246,1 1 744,1 58,0% 36 3,15 205,7 1 949,7 64,8% 35 2,5 137,7 2 087,4 69,4% 34 2 95,0 2 182,4 72,6% 33 1,6 70,0 2 252,4 74,9% 32 1,25 64,4 2 316,8 77,0% 31 1 55,7 2 372,5 78,9% 30 0,8 48,6 2 421,1 82,4% 29 0,63 58,0 2 479,1 84,1% 28 0,5 50,2 2 529,3 85,7% 27 0,4 46,5 2 575,8 87,4% 26 0,315 53,3 2 629,1 89,7% 25 0,25 68,1 2 697,2 91,7% 24 0,2 59,4 2 756,5 93,8% 23 0,16 65,6 2 822,1 96,8% 22 0,125 88,1 2 910,2 98,5% 21 0,1 51,9 2 962,1 99,5% 20 0,08 29,0 2 991,1 99,5%
Annexe 5.Granulométrique par tamisage (YIMDI)
2. Limite d’Atterberg
Limite de liquidité Limite de plasticité
N° tare 1 2 3 4 A B C D Poids total humide
(g) 16,6 18,4 14,2 16,7 10,8 10,2 9,7 10,6
Poids total sec (g) 12,9 14,0 11,6 13,2 10,0 9,5 9,1 9,9
Poids tare (g) 7,3 7,4 7,2 7,4 7,4 7,3 7,2 7,4
Poids de l'eau (g) 3,7 4,4 2,7 3,5 0,8 0,7 0,6 0,7
Poids sec (g) 5,6 6,6 4,4 5,9 2,6 2,3 1,9 2,5
Teneur en eau (g) 67,1% 67,2% 61,1% 59,1% 30,3% 29,8% 29,0% 29,0%
Nombre de coups N 16 23 27 37 Annexe 6. Limite d’Atterberg YIMDI
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Annexe 7. Relation N-ω : droite dans un diagramme semi-log.
3. Poids spécifique
N° éch Poids sec matériaux
(g)
Volume d'eau
distillé ajouté (cm3)
Pression finale (P') cuve échantillon + chambres (mWs) Valeur Vlu
(cm3)
ys(KN/m3) 1ère 2ième 3ième moyenne
CC3D 889,96 g 380,94 9,05 8,80 8,60 8,82 684 cm3 29,4KN/m3 Annexe 8. Poids spécifique Carrière YIMDI
4. essai au bleue de méthylène
Désignations Horison n°1 Horison n°2
(Epaisseur …. à …. m) (Epaisseur …. à …. m) IDENTIFICATION ECHANTILLON Dmax échantillon (en mm) 5 mm 5 mm Masse sec du prélèvement (en g) 60,0 g Masse sec passant le tamis de 5 mm (en g) 120,0 g -> Coefficient pondérale C fraction 0/5 200,0% TENEUR EN EAU (prise n°2) Poids humide prise n°2 (en g) Poids sec prise n°2 (en g) -> Teneur en eau ω du matériau
VALEUR AU BLEU VBS (prise n°1) Masse sec 0/5 mm introduite en solution (en g) 60,0 g Volume de bleu introduit (en cm3) 175 cm3 -> Valeur de Bleu 5,8
5. L’optimum de proctor pour YIMDI
55%
60%
65%
70%
15 20 25 30 35 40
ω e
n %
Nombre de coups N (échelle log(N))
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Annexe 9. Optimum proctor à 0% de ciment
Annexe 10. Optimum proctor à 2% de ciment
1,75
1,78
1,81
1,84
1,87
1,9
1,93
1,96
1,99
2,02
8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17
Den
sité
app
aren
te
Teneur en eau
1,75
1,78
1,81
1,84
1,87
1,9
1,93
1,96
1,99
8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17
Den
sité
app
aren
te
Teneur en eau
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couches de base.
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Annexe 11. Optimum proctor à 3% de ciment
1,75
1,78
1,81
1,84
1,87
1,9
1,93
1,96
1,99
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Den
sité
app
aren
te
Teneur en eau