Memoire Online - Etude des produits de traitement pulvérulents pour l'amélioration des sols

A nos très chers parents qui ont toujours été la pour nous,et qui nous ont donné un magnifique modèle de labeur et de persévérance.

J'espère qu'il trouveront dans ce travail toute notre reconnaissance et tout notre amour : belkacem, abde el hamid zahra

A nos chers frères et soeurs : amine, abde el majid, youcef,abde el majid, hanane,manel, chaymaa,serine,nadir

A nos meilleurs amis : abde samed, souhil,hamza,imed, samir,mourad , sohaib,ali,brahim,ahlem

Remercîments

· Au terme de ce travail, nous remercions le bon dieu tout puissant qui nous a donné la force et la volonté d'achever cette réalisation et nous lui rendons grâce

· Nos remercîments les plus sincères s'adressent en premier lieu a Mme <<BOUALLA>>, notre encadreur qui a crédité de sa confiance cette recherche et pour la somme de ses conseils et de ses recommandations.

· Par la même occasion, nous tenons à remercier vivement nos deux chères familles ainsi que tous ceux qui nous aidés de près ou de loin dans la réalisation de ce mémoire

Listes des figures

- Figure 1 : Figure synoptique de classification des matériaux selon leur nature, suivant la norme NF P 11-300

- Figure 2 : Influence du traitement à la chaux sur les caractéristiques d'un sol

- Figure 3 : Modification immédiate du comportement d'un sol argileux humide provoquée par l'introduction de chaux vive

- Figure 4 : Représentation des actions de la chaux sur les caractéristiques de compactage et de résistance dans le cas d'un sol de classe A2 traité à 2% de chaux vive

- Figure 12 : Arroseuse enfouisseuse, avec citerne attelée sur tracteur, équipée d'un débitmètre en service

- Figure 1 3 : zones de classement du matériau en fonction de sa résistance à la traction Rt et de son module d'élasticité

Listes des tableaux

- Tableau 1 : Différents niveaux à considérer dans l'établissement d'un programme d'étude de traitement

- Tableau 2 : Critères retenus pour l'interprétation de l'essai d'aptitude d'un sol au traitement

- Tableau 4 : Exigences requises pour les caractéristiques mécaniques d'un sol traité avec un lien hydraulique dans le cas d'une étude de niveau 1

- Tableau 5 : détermination de la classe mécanique d'un matériau en fonction de ses caractéristiques et de son mode de fabrication

- Tableau 6 : Exemples de présentation des résultats d'une étude de formulation du traitement d'un sol (limon de classe A2) pour réutilisation en remblai

- Tableau 7 : Coûts élémentaires entrant dans la comparaison entre solutions alternatives « traitement » ou « emprunt »

SOMMAIRE

Introduction générale

Le traitement des sols en place à la chaux, au ciment ou au liant hydraulique routier LHR, est une technique connue et tout à fait maîtrisée, et connait un grand développement, depuis une vingtaine d'années, et avec une approche dès l'Antiquité. Ce développement est dû principalement à deux phénomènes. Le premier est relatif à des besoins économiques, ainsi qu'à une préoccupation écologique grandissante. En effet, tandis que les tracés géométriques des projets routiers deviennent de plus en plus complexes, sollicitant de larges mouvements de terre dans des sols parfois difficilement réutilisables ; les gisements naturels de matériaux nobles, diversement répartis, s'amenuisent. Il est donc impératif d'épargner les ressources existantes, d'autant plus que leur coût de transport est élevé. Ajouté à ces impératifs économiques, son avantage appréciable est l'amélioration du cadre de vie, ainsi que la protection de l'environnement. Le second phénomène repose sur les progrès technologiques réalisés ces dernières années, par les matériels de traitement. Les conditions matérielles expérimentées réalisées dans les années 1960, sont à ce jour dépassées. De nombreuses améliorations ont été apportées aux matériels d'épandage et de malaxage, qui sont maintenant très diversifiés tant en soi, qu'en lieux de traitements. Les rendements sont dès lors, importants et de qualité. Aujourd'hui la technique du traitement aux liants hydrauliques s'étend à un nombre de plus en plus élevé de sols : limons, argiles, marnes, matériaux sableux, sableux-graveleux et graveleux, etc.... Ce travail de présentation résume tout d'abord toutes les informations qui permettent de décrire les avantages du traitement en général et de caractériser les différents types de sols. Nous nous intéresserons ensuite aux différents produits existant sur le marché, pour les comparer et tenter de les classer, puis nous exposerons les problèmes et les limites actuelles des différents traitements possibles.

Chapitre 01 :

Principes et techniques utilisées pour traiter les sols

1. Généralités

Le traitement avec un liant cherche à modifier l'état d'un sol en lui faisant acquérir des propriétés nouvelles. Pour ce faire, on mélange le liant au sol, avec éventuellement de l'eau jusqu'à l'obtention d'un matériau homogène. Il s'agit d'un traitement qui utilise les affinités chimiques du sol et du liant, par opposition au traitement mécanique, qui peut être appliqué en parallèle au premier. Ce traitement pour l'exécution des remblais et des couches de forme, tend à rendre utilisable un sol, dont les caractéristiques requises pour servir sans préparation, sont inexistantes. Ces sols sont ensuite aptes à supporter une assise de chaussée, de parking ou de plate-forme. Le traitement a deux raisons d'être. En effet, il doit améliorer des sols trop humides, qu'il s'agisse du sol en place pour permettre le déroulement du chantier, ou de sols à réutiliser en remblai; ou réaliser des plates-formes rigides et stables aux intempéries, pour la gestion de chantier et la mise en oeuvre de la fondation.

2. Avantages techniques utilisées pour traiter les sols

L'optique du traitement est différente selon le cas. Premièrement, on cherche un effet rapide et de niveau suffisant, pour faciliter la circulation, mais sans pour autant chercher à acquérir des performances mécaniques, plus élevées par la suite. Dans le second cas, on recherche une résistance mécanique pour la plate-forme. Le choix du protocole est alors étudié pour obtenir un matériau relativement intéressant par rapport à l'initial. Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au ciment ou au liant hydraulique routier (LHR) est une technique qui présente trois types d'avantages : techniques, économiques, écologiques / environnementaux.

2.1. Avantages techniques

Le traitement des sols en place, à la chaux et/ou au liant hydraulique permet la réalisation en remblais et en couches de forme, d'une couche traitée homogène, stable et durable, qui possède des caractéristiques mécaniques comparables à celles d'une grave-ciment ou grave hydraulique. De plus, grâce à la rigidité du nouveau matériau, cette technique assure une bonne répartition des charges sur le support. Généralement, elle assure un bon comportement par temps chaud. On ne constate ni déformation, ni orniérage, et la structure se comporte bien, vis-à-vis des cycles de gel-dégel, grâce à sa rigidité et à l'effet de dalle induit. Enfin, cette procédure de traitement, est une technique dont la facilité d'adaptation aux contraintes d'exploitation, reste des plus faciles.

2.2. Avantages économiques

Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au liant hydraulique 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 des différents transports. L'absence de transport de granulats ou des déblais en décharge contribue à la préservation du réseau routier situé au voisinage du chantier. Enfin, c'est une technique très économique, notamment par sa durée, plus courte, par rapport à une solution avec décaissement.

2.3. Avantages écologiques et environnementaux

Puisqu'il est réalisé à froid, ce traitement réduit considérablement la pollution et le rejet de vapeurs nocives dans l'atmosphère. Aussi, il permet une importante économie d'énergie globale, par la diminution des matériaux à transporter, des matériaux à mettre en décharge et donc une diminution des impacts indirects, des désagréments à l'usager et aux riverains ainsi qu'une faible détérioration du réseau routier adjacent au chantier. La réutilisation des matériaux en place limite l'exploitation des gisements de granulats (carrières, ballastières), ressources naturelles non renouvelables. Ce qui permet de préserver l'environnement.

3. Présentation des différents types de sols

3.1. Les outils qui permettent de caractériser les sols

3.1.1. L'argilosité Ip et Vbs

L'argilosite intervient dans le type d'application à envisager, dans le choix du produit de traitement, et dans les conditions de réalisation du mélange. A première vue, on peut considérer que plus l'argilosite n'est élevée, plus la chaux ne s'impose au choix des liants hydrauliques. L'argilosite s'exprime par l'indice de plasticité Ip ou par la valeur au bleu de méthylène du sol Vbs.

- l'Ip : c'est le paramètre le plus couramment utilise, pour caractériser l'argilosite des sols. Il doit être déterminé par la valeur du tamisât a 80 ìm (voir plus bas) pour pouvoir être le plus exploitable possible. Il définit l'intervalle de teneur en eau, parce que le sol soit souple et déformable, tout en conservant une certaine résistance au cisaillement.

- la valeur Vbs : est un autre paramètre, plus récent que l'Ip, il représente la quantité de bleu de méthylène pouvant s'adsorber sur les surfaces externes et internes des particules du sol.

3.1.2. La granularité Dmax et Cu

Dans le sol, les grains peuvent être de dimensions variables (des argiles jusques aux blocs). La granularité est déterminée par l'analyse granulométrique, et plus particulièrement par le Dmax, le tamisât a 80 ìm, et le coefficient d'uniformité Cu.

-Le Dmax: est la dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol. Ce paramètre est déterminé pour préjuger des ateliers de terrassements utilisables, et notamment, pour évaluer l'épaisseur des couches élémentaires et les conditions de mélangé éventuel avec un liant. C'est également un paramètre important a connaitre, pour apprécier la validité des essais de laboratoire. Toutefois, sa détermination peut tolérer une certaine imprécision, (généralement, une estimation visuelle est suffisante).

-Le tamisât à 80 ìm : cette caractéristique, exprime la finesse du matériau et oriente en grande partie le choix du produit du traitement, ainsi qu'il permet d'évaluer la sensibilité en eau du sol. Le tamisât a 80 ìm est aussi appelé teneur en fines. Le tamisât a 2 mm permet, lui de séparer les sols a tendance sableuse d'une tendance graveleuse.

-Le coefficient d'uniformité Cu : cette caractéristique fournit, (dans le cas des matériaux possédant des granulats), une information qualitative sur les valeurs des dosages qui seront nécessaires pour atteindre le niveau de résistance visé. En effet, lorsque tous les autres paramètres sont fixes, plus ce coefficient est faible, c'est-a-dire plus la granularité du matériau est holométrique (éléments de taille similaire), plus faible sera la masse volumique apparente pouvant être atteinte, et donc plus importante, devra être la quantité de produit de traitement à prévoir, pour atteindre le niveau de performance visé.

3.1.3. Teneur en composants chimiques

Les teneurs en constituants chimiques particuliers, comme les matières organiques, les phosphates, les nitrates, les chlorures, les sulfates et les sulfures, peuvent être nuisibles ou empêcher la stabilisation du sol.

Les sols ou argiles peuvent contenir des matières organiques, surtout en surface. Celles-ci, consomment énormément de produit de traitement (éléments beaucoup plus réactifs que les éléments << classiques>> du sol) et diminuent l'acidité du milieu, la quantité de produit est des lors, perdue pour le traitement a proprement dit.

Les phosphates et les nitrates inhibent, ou retardent également la prise hydraulique ; cependant leur présence est rare.

Les chlorures, eux, sont des accélérateurs de prise, avec possibilité de gonflement par création de chloro-aluminates. On confirme ou non la réalisation du traitement par une étude de la cinétique de prise. Quant aux sulfates et sulfures, ce sont les éléments les plus fréquents dans les sols. Ce sont les plus nuisibles pour le traitement, puisque même avec une teneur d'environ 1%, le traitement devient inefficace. Ils sont bénéfiques en tant que régulateur de prise au commencement du traitement, mais peuvent détruire la prise par la suite (formation d'ettringite, qui possède la propriété de gonfler facilement) si certaines conditions sont réunies. Une solution peut être un prétraitement à la chaux bien avant le traitement principal.

3.1.4. Etat hydrique

L'ajustement de l'état hydrique (soit humidifier le sol par arrosage, soit l'assécher par aération) pour la préparation du sol au traitement.

Il est aussi important pour le déroulement de l'ensemble du processus de traitement. Il influe sur le choix des produits, leur dosage, leur prise et les conditions de mise en oeuvre. On le détermine par l'une ou l'autre des valeurs suivantes :

- l'indice portant immédiat Ipi, pour les états << humide >> et << tres humide >>

- l'indice de consistance Ic : il situe la teneur en eau naturelle du sol WN par rapport à ses limites d'Atte berg (WL et WP). Il permet de caractériser l'ensemble des états hydriques mais son interprétation se limite à des sols répondant à des caractéristiques précises (Ip>12 par exemple).

3.1.5. L'essai Proctor

La densité apparente d'un sol dépend de la nature de celui-ci, de la teneur en eau, de l'énergie de compactage. Le compactage permet d'améliorer les caractéristiques mécaniques d'un sol en resserrant sa texture et en réduisant ses déformations. L'essai Proctor part du principe qu'il existe une seule teneur en eau correspondant à la densité maximale. En effet s'il y a trop d'eau, les grains glissent entre eux et absorbent une partie de l'énergie de compactage, et s'il n'y a pas assez d'eau, la lubrification entre les grains n'est pas assurée. Il est utilisé pour étudier l'influence de la teneur en eau d'un échantillon de sol par rapport au poids volumique sec de cet échantillon, soumis à une énergie de compactage déterminée. On en déduit une relation expérimentale entre la densité sèche du sol étudié, et sa teneur en eau.

Le principe, consiste à compacter avec une énergie définie, un échantillon de sol remanié dans un moule normalisé, et à mesurer le poids volumique sec obtenu. L'essai est recommencé pour différentes teneurs en eau. Il existe deux types d'essai d'usage courant : l'essai Proctor Normal et l'essai Proctor Modifié.

Les résultats se présentent sous la forme d'une courbe, dont en abscisse : la teneur en eau et en ordonnée : la densité sèche. Cette courbe a un maximum dit "Optimum Proctor" normal ou modifié selon la nature de l'essai. Ce maximum définit la teneur en eau optimale et la densité sèche maximale.

Ainsi, même si ces valeurs peuvent être utilisées, pour valider la qualité d'un compactage sur

Un chantier ; elles sont surtout utilisées, lors de l'étude de formulation pour définir les modifications à apporter au sol, permettant de passer de son état naturel, à son état optimal de mise en oeuvre.

L'essai Proctor Modifié, se fait sur des matériaux destinés à la réalisation des couches de chaussée et prend en compte un poids plus important des engins de chantiers.

3.2. Caractéristiques des sols

Toutes ces caractéristiques ont permis aux experts de classer les sols, en différentes classes et sous classes (Ai, Bi, Ci, Di, et R, i indice de sous classe) résumées dans la figure 1, et décrites dans le fascicule 1 de la « Réalisation des remblais et des couches de formes ».

Figure 13 : Figure synoptiuqe de classification des matériaux selon leur nature, suivant la norme NF P 11-300

4. Les différents types de produits pulvérulents

Dès l'antiquité, on combinait déjà les matériaux à base de silice avec de la chaux pour obtenir une pâte qui faisait prise, la réaction était appelée pouzzolanique. Aujourd'hui, lorsque l'on souhaite traiter un sol, on le fait soit à la chaux, soit au ciment ou au liant hydraulique routier, ou bien en les associant. En effet, chaque composant est complémentaire à l'autre, sans compter que leur dosage diffère.

4.1. La chaux

La chaux est obtenue par décarbonatation du calcaire à 900°C suivant la réaction :

Dès lors, selon la constitution chimique de la roche d'origine et sa pureté, on peut aboutir à plusieurs sortes de chaux. Un calcaire pur donne une chaux dite aérienne, qui est calcique si elle contient de l'oxyde de calcium, elle sera dite magnésienne, si elle renferme de l'oxyde de magnésium. Ces chaux peuvent être vives, ou éteintes, c'est à dire déshydratées. La chaux aérienne calcique ou éteinte est parfois appelée « chaux grasse ». Elle peut se présenter sous différentes formes : roche ou poudre pour la chaux vive ; poudre, suspension dans l'eau (lait de chaux) ou pâte pour la chaux hydratée. Décarbonatation, hydratation, re-carbonatation...Le cycle de vie de ce matériau lui vaut sa désignation d'aérienne. En effet, à température habituelle, l'absorption de gaz carbonique après hydratation permet à la chaux de revenir à l'état calcaire initial. Enfin, il est naturel, affluent et polyvalent, en plus de ses propriétés physico-chimiques (basicité, surface spécifique, réactivité etc.). La chaux est toujours utilisée dans de nombreux secteurs comme l'agriculture, la chimie, l'industrie du verre, sans oublier la construction : traitements de sols, traitements de coproduits, traitements de granulats en carrières, ou dans les travaux souterrains (activateur de prise). Enfin, on la retrouve dans les chantiers de dépollution des sols et le conditionnement des boues.

4.2. Les liants hydrauliques

Les liants hydrauliques sont fabriqués en cimenterie et obtenus principalement par broyage ou mélange de différents matériaux, tels que le clinker de ciment, le laitier vitrifié de haut fourneau et/ou de cendres volantes et d'un catalyseur / activant de prise. Les liants hydrauliques sont des produits qui, au contact de l'eau, s'hydratent en donnant naissance à des espèces cristallines non solubles, qui rassemblent et maintiennent les éléments granulaires du sol. Cette réaction, appelée prise hydraulique, confère au sol une cohésion permanente qui dépend de la nature du matériau, du type de liant, de la quantité introduite, de la compacité initiale du sol, de la température du milieu et de l'âge du mélange.

Ce sont des mélanges qui sont composés de produits très variés, en proportion variables :

- des matériaux hydrauliques faisant prisent au contact d'eau: clinker Portland, cendres volantes, etc.

- des matériaux pouzzolaniques faisant prise en présence d'eau à pH élevé (pH>12) comme les laitiers de hauts-fourneaux, les cendres volantes à base de silice ou d'aluminium, ou les pouzzolanes naturelles (la pouzzolane est une roche volcanique possédant de bonnes qualités d'isolation thermique)

- si nécessaire, un ou plusieurs activant dont le rôle est l'élévation du pH du milieu pour déclencher ou accélérer la prise hydraulique des matériaux pouzzolaniques.

- différents ajouts éventuels destinés à conférer aux liants des propriétés spécifiques comme par exemple la cinétique de prise.

Les liants hydrauliques concernés par la technique du traitement des sols sont respectivement les ciments et les liants spéciaux routiers. Les ciments sont des liants hydrauliques dont les caractéristiques sont conformes à des normes établies, pour la plupart de longue date, sur la base d'une grande expérience. Cela apporte une garantie notable sur leurs propriétés et leur homogénéité.

4.3. Modifications des caractéristiques par le traitement

4.3.1. La chaux

Les sols fins, formés d'argiles et de limons, ont des propriétés routières insuffisantes. Ils gonflent et deviennent plastiques au contact d'eau, ils se contractent avec la sécheresse, ou encore foisonnent sous l'effet du gel. Ils n'ont donc aucune stabilité face aux variations climatiques. Ils peuvent ainsi se trouver, soit dès l'extraction, soit à la suite d'intempéries, à un degré de consistance tel que la circulation des engins devienne difficile, voire impossible, ce qui à pour conséquence de rendre leur utilisation délicate. Compte tenu de ses propriétés, la chaux modifie de façon sensible le comportement des sols fins argileux ou limoneux. La chaux agit de manière immédiate, mais agit aussi à long terme.

4.3.1.1. Ses actions immédiates

Elle permet de diminuer la teneur en eau du sol traité. En effet, cette propriété du traitement est due à un apport de matériaux secs, de la consommation d'eau lors de l'hydratation de la chaux vive

(CaO + H₂O -> Ca(OH) ₂ + énergie), de l'évaporation d'eau grâce à la chaleur produite lors de cette même réaction. En général, pour 1% de chaux utilisée, la teneur en eau du milieu diminue entre 1% et 3%.

Elle modifie également la fraction argileuse du milieu. Ainsi, elle rassemble un grand nombre de particules fines argileuses pour former des éléments plus volumineux et friables : c'est ce qu'on appelle la floculation. Cette évolution réduit l'indice de plasticité IP, augmente l'indice portant immédiat IPI, et produit un aplatissement de la courbe Proctor avec une diminution de la densité de l'optimum Proctor et augmentation de la teneur en eau optimale. La chaux élève donc la contrainte au cisaillement et transforme les caractéristiques de compactage du matériau.

4.3.1.2. Ses actions à long terme

La chaux, agissant comme base forte, élève le pH du sol et engendre l'attaque des constituants du sol (silice et alumine). Il se forme alors des aluminates et des silicates de calcium hydratés (réaction pouzzolanique) qui, en cristallisant, agissent comme un liant entre les grains. Notons que l'intensité et la vitesse de ces réactions à long terme résultent d'un certain nombre de caractéristiques du sol comme le pH, la teneur en matières organiques, la quantité et la nature de la fraction argileuse, la teneur en eau, dosage en chaux maximal (fonction de la quantité maximale de chaux «consommable» par l'argile présente dans le sol) et surtout de la température.

Figure 14 : Influence du traitement à la chaux sur les caractéristiques d'un sol

4.3.2. Les liants hydrauliques

Les LHR sont surtout utilisés dans le but d'obtenir un développement rapide et permanent des résistances mécaniques et des stabilités à l'eau et au gel. Compte tenu de leurs propriétés, les LHR modifient amplement le comportement des sols peu (ou pas du tout) plastiques, et ce, grâce à plusieurs actions visant à modifier les propriétés géotechniques et mécaniques du sol.

Les réactions du LHR 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 en donnant des espèces cristallines, insolubles et rsistantes, qui relient les grains du sol: c'est ce qu'on appelle la prise hydraulique.

Ce traitement permet également d'améliorer les caractéristiques initiales des matériaux. Ils s'appliquent à des sols fins prétraités à la chaux ou à des sols très peu plastiques, pour lesquels les teneurs naturelles en eau trop élevées ne permettent pas de réaliser des remblais ou des couches de forme dans de bonnes conditions, et avec une qualité suffisante. Cette diminution de la teneur en eau est due à un apport de matériaux secs, à une consommation d'eau lors de la prise hydraulique et à l'évaporation d'eau par l'aération de la surface lors du malaxage.

Figure 15 : Modification immédiate du comportement d'un sol argileux humide provoquée par l'introduction de chaux vive

Figure 16 : Représentation des actions de la chaux sur les caractéristiques de compactage et de résistance dans le cas d'un sol de classe A2 traité à 2% de chaux vive

5. Quel(s) traitement(s) choisir ?

Cette partie concerne les différentes possibilités d'action sur le sol. En effet il est rare qu'un unique produit soit utilisé pour améliorer qualitativement, quantitativement et durablement les performances mécaniques du matériau dont il est question. Ainsi, on a souvent à traiter un sol à la chaux, et au liant hydraulique, et/ou avec des correcteurs granulométriques. Six modalités différentes de traitement sont examinées. Ces solutions distinctes traduisent le fait qu'il est couramment, impossible, de décider une technique de traitement plus appropriée à une autre, au projet, à partir de la seule donnée de la classe de sol ; il faut également considérer les exigences économiques.

Dans tous les cas, c'est-à-dire au traitement à la chaux, aux ciments ou aux LHR il convient:

- de déterminer le choix du ou des produits de traitement, les dosages nécessaires pour atteindre les performances mécaniques escomptées par une étude de laboratoire, ainsi que la plage de teneur en eau du mélange sol-liant dans laquelle il est susceptible atteindre ces résistances (de s'assurer de la constance dans le temps des liaisons conçues grâce au traitement).

Suivant la nature et l'état des matériaux, le traitement à recommander peut être.

- un traitement aux liants hydrauliques, notamment adapté aux sols peu ou pas argileux. L'association de chaux peut être retenue selon l'état hydrique.

- un traitement à la chaux seule, adéquat aux sols argileux et très argileux.

- un traitement associant liant hydraulique et correcteur granulométrique dans le cas de sols granulaires peu transformables si le coût s'avère favorable par rapport au seul emploi de liant hydraulique.

- un traitement par apport d'un correcteur granulométrique uniquement. Dans ce cas, le malaxage et le dosage du correcteur n'exigent pas la même précision. Des techniques telles qu'un répandage du correcteur à la niveleuse et un malaxage à la charrue à disques, ou réalisé suivant la méthode dite de « dépôt-reprise » peuvent se révéler suffisantes. Les caractéristiques du correcteur granulométrique doivent être approuvées par une étude géotechnique.

6. Technique de traitements & Matériels de traitement

6.1. Technique de traitement

La réalisation des traitements de sols, requiert, suivant les cas de chantier un certain nombre d'opérations élémentaires exigeant une organisation précise, un savoir-faire et des matériels spécifiques.

6.1.1. Principales opérations de traitement

La réalisation des travaux de traitement d'un sol en place suit en générale les opérations élémentaires suivantes :

- la préparation du sol à traiter (élimination des éléments blocailleux, homogénéisation, humidification éventuelle).

- l'ajustement de l'état hydrique (soit humidifier le sol par arrosage, soit l'assécher par aération) .

- L'application de la protection superficielle du sol traité (cas d'une couche de forme).

6.1.2. Dispositions particulières de mise en oeuvre

6.1.2.1. Epandage

- Pour qu'elle soit réussie, cette opération du liant doit se faire par des épandeurs précis, de préférence à doseurs volumétriques, dont le débit est asservi à la vitesse de déplacement du porteur.

- La procédure pratique de contrôle de régularité de l'épandage de liant consiste à déposer au hasard une série de bâches sur la surface de la plate-forme à traiter, et les peser juste après le passage de l'épandeur une fois recouverte par le liant de traitement.

6.1.2.2. Malaxage

- Le malaxage en place du sol avec un liant doit se faire par un matériel performant (le pulvimixeur à arbre horizontal par exemple) permettant de bien homogénéiser le mélange (sol+liant) sur des épaisseurs assez importantes variant entre 30 et 40 cm .

- Le malaxage avec des pulvimixeurs doit être effectué par bandes parallèles avec un recouvrement d'au moins 10 cm.

6.1.2.3. Compactage

- Le compactage doit suivre juste après l'opération de malaxage et doit se faire en deux phases : phase 1 : compactage partiel après préréglage et phase 2 : compactage final après réglage.

6.1.2.4. Réglage

- Le réglage est une opération délicate qui se réalise généralement à la niveleuse en deux séquences : préréglage et réglage final séparé par l'opération de compactage partiel.

- Le réglage final "rabotage" doit se faire par enlèvement et évacuation de la surépaisseur laissée, sur toute la surface de la couche traitée, à la fin du compactage partiel.

- Une surépaisseur d'environ 3cm du mélange doit être prévue lors de la phase de malaxage pour tenir compte de l'épaisseur rabotée.

6.1.2.5. Protection du matériau traité

Toutes les couches de forme traitées doivent recevoir une protection superficielle pour la protéger contre une déshydratation ou une humidification excessive due à l'atmosphère. Elle permet également de maintenir l'état hydrique du matériau traité et de favoriser l'accrochage entre la couche de forme et la couche de fondation.

En général la protection superficielle se fait sous forme d'un enduit de cure par application d'une couche d'émulsion (500 à 800g d'émulsion) suivie éventuellement d'un sablage.

6.2. Matériels de traitement

Nous nous limiterons ici à la présentation des différents types de matériels utilisés dans la cinématique du traitement. Leur évolution répond à de nouveaux critères de précision (dosage en liants, épaisseur des couches...), de fiabilité et à des exigences renforcées en matière de sécurité et d'environnement (réductions des poussières notamment). Les matériels les plus représentatifs sont énumérés ci-après et traitent respectivement du stockage, de l'épandage, du malaxage, de l'arrosage et enfin du compactage.

6.2.1. Matériels de stockage

Les produits de traitement se présentant sous forme pulvérulente, ils sont livrés sur les chantiers par transport routier, à l'aide de silos tractés. Ils sont stockés .

- dans des silos fixes, s'il s'agit de traitement en centrale. Les silos ont des contenances comprises entre 20 et 100 tonnes.

6.2.2. Épandeurs

Les épandeurs de première génération, jusque dans les années 1980, étaient des engins à doseurs volumétriques. Ceux de seconde génération étaient en plus asservis à la vitesse de déplacement. Les épandeurs de dernière génération comportent ces mêmes outils et disposent en plus de l'ajustement des quantités de liant à l'aide de procédés spécifiques.

6.2.3. Malaxeurs

Les malaxeurs sont de différentes natures. On distingue les rotobèches, les malaxeurs à outils fixes ou animés et les centrales de malaxage.

Ce sont des engins issus du domaine agricole, adaptés en fonction des besoins au domaine du Génie Civil.

Les malaxeurs à outils fixes sont utilisés lors des traitements pour des sols avec chaux vive pour leur utilisation dans les corps des remblais. Ils sont:

Les malaxeurs de première génération, à axe horizontal, ont leur chambre de malaxage à l'arrière de l'appareil. Ceux des générations suivantes ont leur chambre de malaxage située entre les trains avant et arrière.

Les améliorations concernant les dernières générations d'appareils ont essentiellement porté sur :

- la profondeur de malaxage (aujourd'hui de l'ordre de cinquante centimètres) .

Certains malaxeurs sont équipés d'un système d'injection d'eau disposé à l'intérieur de la chambre de malaxage.

L'emploi des centrales de malaxage est recommandé pour le malaxage des matériaux des couches de fondation et certains types de couches de forme.

6.2.4. Arroseuses

La gamme de matériel généralement utilisée est sommairement décrite ci-dessous :

- citerne d'eau équipée d'une rampe d'arrosage avec ou sans débitmètre, avec ou sans système d'asservissement.

- arroseuse en fouisseuse généralement équipée d'un débitmètre, avec ou sans système d'asservissement.

6.2.5. Compacteurs

Chaque famille étant déclinée selon la classe du sol que l'engin doit traiter.

Le choix de l'ensemble de l'atelier de traitement sera défini en fonction de l'ouvrage à réaliser, de la nature des matériaux, des produits de traitement et des conditions du site. Quelques engins utilisés lors du traitement :

Figure 24 : Arroseuse enfouisseuse, avec citerne attelée sur tracteur, équipée d'un débitmètre en service

Chapitre 02 :

Principes et techniques utilisées pour traiter les Etude des produits de traitement pulvérulents pour l'amélioration des sols

1. Les Normes de références

Les différents types de traitement sont définis par des normes assez strictes. Celles-ci répertorient la composition des éléments présents dans ces produits ainsi que les méthodes d'utilisation et d'analyse des traitements employés. Les normes algériennes telle que les normes françaises, principalement utilisées sont :

-Pour le traitement à la chaux, dans le cas de sols fins traités pour un emploi en remblais et couches de forme, NF EN 459-1 et NF P 98-101.

-Pour le traitement au ciment, NF EN 197-1 ou au liant hydraulique routier (LHR), NF P 15-108 et ENV 13 282.

2. Les études préalables

La décision de recourir au traitement pour réaliser un remblai ou une couche de forme doit être prise sur la base d'éléments objectifs issus d'études géotechniques et économiques.

2.1. Progressivité des études

Les études de traitement des sols doivent être organisées selon un programme préétabli. En vue de répondre aux questions spécifiques qui se posent au stade de l'étude considérée.

Ce programme, se réfère à trois niveaux d'étude comme indiqué dans le tableau 1. Les Niveaux 0,1 et 2 définissent les études couramment engagées successivement aux stades :

Le niveau 3 concerne, quant à lui, des études spécifiques, souvent lourdes, qui s'imposent, lorsque les connaissances disponibles ou les études réalisées aux niveaux inférieurs n'ont pas apporté de réponses satisfaisantes sur des points jugés capitaux dans l'étude du projet (faisabilité du traitement, niveau de performances mécaniques accessible, justification de prescriptions techniques particulières, etc.).

Pour certains chantiers, il n'est donc pas exclu de devoir engager ces études spécifiques dès la phase de démarrage de l'étude du projet.

Niveau

d'étude

Objectifs habituellement

dévolus à l'étude

Indications générales

sur le contenu de l'étude

Stade du projet

habituellement

concerné

Fournir les éléments

techniques, économiques,

environnementaux, etc.

permettant de répondre

sur la faisabilité du projet

-Collecte de la documentation

(carte géologique, dossiers géotechniques de chantiers comparables, etc.)

-Analyse de cette documentation à la lumière des considérations générales relatives au traitement et des particularités techniques, économiques et environnementales, etc du projet

-Consultation éventuelle d'experts

Etude

préliminaire

Confirmer la faisabilité

du traitement

Fournir les éléments

aboutissant

au pré dimensionnement

technique et économique

du projet

-Interprétation des données de la reconnaissance géotechnique générale en fonction de l'application du traitement de sol envisagée et, si nécessaire, réalisation de quelques reconnaissances et essais d'identification complémentaires.

-Exécution d'études de formulation sommaires pour préciser la nature du (ou des) produit(s) de traitement et l'ordre de grandeur

des dosages.

-Dans le cas de traitement pour couche de forme en particulier, essais de vérification de l'aptitude du sol à être traité.

-Étude économique de la solution traitement et des solutions alternatives.

Avant-projet

Préciser les éléments de pré dimensionnement acquis à l'issue de l'étude de niveau 1 en vue de rétablissement

de la solution de base présentée à l'appel d'offres.

-Étude géotechnique détaillée aboutissant à la qualification des sols dont le traitement est envisagé et à leur localisation dans le profil géotechnique.

-Dans le cas de traitement appliqué à la réalisation de remblais, exécution de quelques études de formulation complémentaires (fonction de la complexité et de l'importance du projet).

-Dans le cas de traitement pour couche de forme, exécution d'une étude de formulation de niveau 1.

Projet

d'exécution

Fournir les éléments

techniques, économiques

et environnementaux, etc.

déterminants pour valider

les options du projet

et ne pouvant être

considérés comme acquis

au terme des études

de niveau 0. 1 et 2

Etude spécifique de traitement pour :

- confirmer, sur un chantier expérimental, la faisabilité pratique du malaxage. du compactage ou la limitation des émissions de poussières.

- suivre, durant un cycle annuel, les états hydrique des sols d'un déblai ou d'un emprunt.

- vérifier in situ le niveau des performances obtenues par une technique de mise en oeuvre donnée.

- etc.

Ce niveau d'étude peut être engagé à l'un ou l'autre des stades d'avancement de l'étude ci-dessus en fonction des enjeux des réponses attendues

Tableau 8 : Différents niveaux à considérer dans l'établissement d'un programme d'étude de traitement

2.2. Études géotechniques

La méthodologie à suivre est propre à l'application recherchée, mais elle présente cependant des aspects généraux rappelés ci-après.

2.2.1. L'étude de qualification des matériaux à traiter

- l'identification des matériaux à partir des paramètres reconnus significatifs vis-à-vis du traitement,

Elle s'appuie, en premier lieu, sur les résultats de l'étude de reconnaissance générale, mais, le plus souvent, cette dernière doit être complétée pour préciser les réponses aux questions spécifiques au traitement, à savoir :

-le matériau, est-il apte au traitement envisagé (granularité, état hydrique, teneurs en éléments perturbateurs, etc.) ?

-comment définir l'échantillon représentatif qui sera soumis à l'étude de formulation (prélèvements localisés ou mélanges de plusieurs prélèvements) ?

-quels sont, à partir de l'identification du matériau et de l'application envisagée, le (ou les) produit(s) de traitement adapté(s) et l'ordre de grandeur des dosages à prévoir ?

La complexité des études de qualification des matériaux croît rapidement en fonction de la variabilité du contexte géologique caractérisant les terrains concernés et du type d'application visée, mais le succès de la technique dépend, en grande partie, de la qualité de cette Étude. C'est pourquoi il est recommandé qu'elle soit réalisée par un géotechnicien ayant une expérience approfondie des formations locales.

2.2.2. L'étude de formulation

L'étude de formulation est une étude qui est réalisée en laboratoire, à partir d'échantillons prélevés dans le matériau potentiellement traitable. Elle permet de définir le produit de traitement, le mieux adapté et le dosage de chacun des composants à introduire dans le sol, pour obtenir les performances répondant à l'application souhaitée. Pour mener une étude de formulation de manière la plus précise possible, il faut respecter un schéma de principes scrupuleux constitué de trois étapes, nous ne les détaillerons pas dans cette étude.

Dans le cas d'un traitement des sols appliqué à la réalisation de couches de forme, on note les trois critères que la formulation choisie devra respecter :

-le premier critère est relatif à la vérification de l'aptitude du sol au traitement. Elle se fait à partir de « l'essai d'évaluation de l'aptitude d'un sol au traitement à la chaux et/ou aux liants hydrauliques » défini par la norme NF P 94-100 (voir tableau 2 issu du « traitement des matériaux »). On défini comme critère :

Douteux : le choix d'utiliser cette solution de traitement peut être justifiée par d'autre caractéristiques du chantier.

Inadapté : la technique de traitement proposée ne peut être à priori appliquée.

Tableau 9 : Critères retenus pour l'interprétation de l'essai d'aptitude d'un sol au traitement

-le deuxième critère est relatif à l'exécution. On recherche le dosage en chaux. Éventuellement nécessaire pour conférer au sol considéré une portance Immédiate suffisante, afin d'assurer sa mise en oeuvre correcte : (aptitude au compactage et à supporter la circulation des engins de chantier).

-le troisième critère est relatif à la tenue de la structure sol-liants. On recherche le dosage optimal en ciment ou liant hydraulique routier au sol afin d'atteindre les performances mécaniques exigées pour une couche de forme.

On pourra également remarquer, que ces dosages moyens sont définis dans des normes. Le choix du produit employé et de son dosage dépendra également du possible prétraitement à la chaux. La difficulté résidant dans le fait de trouver le meilleur compromis ; a savoir choisir Entre le dosage de la chaux, celui du liant en fonction du produit sélectionné (le liant étant beaucoup plus coûteux que la chaux) et les performances escomptées à l'issue du Traitement. Cette étude envisage toujours deux cas : un traitement à la chaux seule, et un traitement Mixte à la chaux associée à un liant hydraulique.

Les auteurs du « Apport de la technique de traitement de sols argileux et limoneux à la Chaux » et ceux du « traitement des matériaux » rappellent les points clés pour vérifier la validité de cette étude :

-mesures de sensibilité de l'eau, par essai CBR, après 4 jours d'immersion. On veut obtenir un indice portant ICBR=20 et ICBR/IPI =1.

-l'âge autorisant la circulation sur la couche traitée, par les mesures de résistance en compression à 7 et 28 jours.

-la résistance à l'immersion au jeune âge, par les mesures de sensibilité à l'immersion, estimée par la chute de résistance en compression à 28 jours.(14j à l'air puis 14j en immersion).

-les performances attendues à long termes, par la mesure du couple Résistance en traction par fendage (Rtb) (dit résistance par essai Brésilien)/module de déformation (E).

L'ensemble de ces exigences pour le matériau traité avec un liant hydraulique est répertorié dans le tableau 7 du paragraphe suivant.

A. Tableau 11 : Exigences requises pour les caractéristiques mécaniques d'un sol traité avec un lien hydraulique dans le cas d'une étude de niveau 1

Ce sont ces quatre critères principaux que l'on retrouve dans les indications techniques des fiches produits. Cependant étant donné que le respect de ces critères est une exigence pour la qualité des traitements réalisés les différents fabricants de liants doivent y répondent. Le choix du liant, se fera donc en vérifiant pour quel type de matériaux et avec quel dosage, ce liant sera adapté pour le traitement formulé.

-le critère de l'âge autorisant la circulation, peut jouer sur le type de chantier, notamment ceux où, la circulation des engins de chantier.

-le critère de l'immersion au jeune âge, est important pour la stabilité du matériau traité sur le long terme. Il doit être défini en fonction des conditions météorologiques locales, de la teneur en eau de matériau, et du risque d'inondation dans la période de traitement.

-la résistance au gel, est l'un des critères les plus importants. En effet, son non respect peut anéantir tout le traitement en une nuit ! L'action du gel, sur le matériau traité joue au niveau de la prise du liant hydraulique entre les éléments floculés du matériau. Si la résistance à la traction de la prise du liant hydraulique n'est pas assez forte, lors du dégel, le gonflement des molécules d'eau provoque la cassure des liens crées. Il faut avoir Rt> 0,25 MPa.

-les performances escomptables à long termes sont définies à partir des valeurs de la résistance à la traction Rt avec Rt= 0.8 Rtb et du module E de déformation du matériau traité (normes NF P98-232-2 et 3). Le graphique ci-dessus extrait du GTS(guide Setra/LCPC) présente les différentes classes de matériaux en fonction du couple (Rt,E). L'objectif d'un traitement étant d'atteindre la meilleure classe mécanique possible, c'est-à-dire la plus proche de la zone 1. Le traitement idéal aurait un couple (Rt,E) tel que Rt augmente fortement dès le début du traitement pour atteindre une bonne classe mécanique et un module E qui augmente doucement, ce qui évite de redescendre de classe mécanique.

La figure suivante donne la classe mécanique finale du matériau traité, en fonction de son couple (Rt,E) et de son mode de fabrication. On peut ainsi remarquer que le traitement en place, est moins efficace, en termes de performances mécaniques que celui en centrale.

Figure 13 : zones de classement du matériau en fonction de sa résistance a la traction Rt et de son module d'élasticité

Tableau 12 : détermination de la classe mécanique d'un matériau en fonction de ses caractéristiques et de son mode de fabrication

Cet exemple étudié dans le guide Setra/LCPC et repris dans le document « techniques de l'ingénieur » montre bien le rôle d'une étude de formulation et les informations Que l'on peut déduire des courbes obtenues.

La formulation présentée est celle d'un limon de classe A2 par un traitement à la chaux. Les graphes sont composés de trois courbes, représentant les trois cas envisagés pour différentes Teneur en eau du matériau. En admettant un cas idéal où le matériau présent soit un limon De classe A2, il suffit de connaitre sa teneur en eau pour déterminer le meilleur dosage de chaux à utiliser.

Ainsi en fonction du type de chantier, si le cahier des charges impose un IPI de 10, alors que La teneur en eau du chantier est de 23% il faudra effectuer un dosage de chaux de 2,5%. De manière générale et en toute logique, plus la teneur en eau du sol est élevée, plus la Quantité de chaux nécessaire au traitement sera importante.

On peut aussi remarquer que les dosages formulés seront différents pour un autre type D'utilisation, et particulièrement s'il s'agit d'une couche de forme. De plus ces valeurs sont théoriques, il faut donc également prendre en compte le fait que Chaque chantier possède ses propres contraintes et qu'une nouvelle étude de formulation plus ou moins élaborée s'avère nécessaire .

Tableau 13 : Exemples de présentation des résultats d'une étude de formulation du traitement d'un sol (limon de classe A2) pour réutilisation en remblai

3.3. Études économiques

La décision de recourir au traitement de sol, doit être justifiée par une étude économique qui

Prend en compte un maximum d'aspects et, notamment, ceux induits par les contraintes de protection de l'environnement. Le présent guide se limite à présenter quelques uns des aspects les plus généraux.

3.3.1. Traitement de sols appliqué à la réutilisation en remblai de sols sensibles à l'eau trop humides

Les conditions générales conduisant à envisager le traitement sont indiquées ci-après.

1 - Les matériaux disponibles pour la construction des remblais sont en majorité des sols sensibles à l'eau, qui se trouveront très probablement dans un état humide (voire très humide) au moment des travaux, et il n'existe pas de possibilités évidentes de substitution à partir de matériaux d'emprunt ou de modification de la géométrie du profil.

2 - On pourra, au moment voulu, disposer sur le chantier des quantités de produit de traitement (chaux vive, en général) nécessaires, quantités pouvant atteindre plusieurs centaines de tonnes par jour dans le cas de chantiers de type autoroutiers.

3 - Le climat normalement prévisible durant les travaux est principalement froid et/ou humide.

Les conditions I. et 2. Sont de toute évidence impérative. En revanche, si l'une ou l'autre des conditions 3. ou 4. N'est pas satisfaite, l'intérêt de la technique, bien que sensiblement diminué. Peut encore rester suffisant pour décider son application, mais si aucun des deux n'est réunie, le traitement perd généralement son intérêt.

Pour comparer les coûts d'une solution « traitement » à ceux d'une solution « emprunt », il faut analyser les coûts élémentaires recensés dans le tableau 7.

Composantes du coût de la solution de traitement	Composantes du coût de la solution d'emprunt
Coût de fourniture du produit de traitement	Coût du dépôt : acquisition d'emprise ou droit de fortage, extraction- chargement du déblai, transport au lieu de dépôt, piste de chantier éventuelle, régalage et compactage du matériau mis en dépôt, etc.
Coût spécifique du traitement : stockage, épandage, malaxage	Coût de l'emprunt : acquisition d'emprise ou droit de fortage, extraction-chargement du matériau d'emprunt, transport sur le remblai, piste de chantier éventuelle,
Coût d'extraction, chargement, transport
Coût de la mise en remblai régalage, compactage, etc.	Coût de la mise en remblai régalage, compactage, etc.
	Coût du réaménagement du dépôt et de l'emprunt suivant les dispositions particulières du projet
Coûts induits indirects (nuisances spécifiques, assurance de la qualité dans la mesure où l'on dispose d'éléments objectifs pour les évaluer	Coûts induits indirects (nuisances spécifiques, assurance de la qualité dans la mesure où l'on dispose d'éléments objectifs pour les évaluer

Tableau 14 : Coûts élémentaires entrant dans la comparaison entre solutions alternatives « traitement » ou « emprunt »

À partir d'une connaissance statistique représentative localement des coûts élémentaires Recensés dans le tableau 7, il est possible de calculer les coûts au mètre cube de matériau mis en remblai, pour chacune des deux solutions. On peut ainsi en déduire la distance maximale à laquelle doivent se situer les lieux de dépôt et d'emprunt pour que la solution « emprunt » reste économiquement préférable à la solution « traitement », compte tenu des quantités de chaux nécessaires prévues par l'étude. Inversement, si l'on dispose des lieux d'emprunt et de dépôt, on en déduit les valeurs des dosages en chaux maximaux, qui rendraient la solution « traitement » plus économique.

3.3.2. Traitement de sols appliqué à la réalisation de couches de forme

Dans cette application, la technique s'adresse à une variété de natures et d'états de sols beaucoup plus large que dans le cas de la réalisation de remblai. En effet, son intérêt est, non seulement, de pouvoir utiliser en couche de forme des matériaux qui, dans leur état naturel, n'ont pas les caractéristiques requises, mais également d'élever très sensiblement les caractéristiques des matériaux aptes à l'emploi en couche de forme sans traitement, afin de réduire les épaisseurs et donc les quantités.

Pour la construction d'une couche de forme, le traitement constitue donc une éventualité qu'il convient d'envisager quasi systématiquement.

-la disponibilité à bon marché de matériaux possédant les qualités requises pour une couche de forme sans nécessité de traitement,

-l'absence ou l'insuffisance d'études géotechniques permettant de garantir la qualité et la quantité de matériaux utilisables et le niveau des performances mécaniques prises en compte dans le dimensionnement,

- une forte probabilité que les travaux se déroulent durant une période où l'état hydrique des mélanges ne puisse être maîtrisé avec la précision exigée,

- l'absence de garanties suffisantes sur la qualité de l'exécution (technologie et état des matériels, expérience des équipes, moyens de contrôle insuffisants, etc.),

Une analyse comparative des coûts entre des solutions de couche de forme en matériaux traités et non traités peut être réalisée, dans ses grandes lignes, suivant une démarche analogue à celle évoquée pour les remblais, en y apportant les adaptations suivantes :

-il est judicieux de comparer les solutions en concurrence, sur la base de leur coût au mètre carré de plate-forme support de chaussée (voire de chaussée), ce qui permet de prendre en compte les gains éventuels sur les dimensionnements de la structure ;

-en plus du coût des opérations systématiques (stockage, épandage, malaxage, compactage, Préréglage, réglage fin, protection superficielle, etc.), il faut inclure, dans le coût du traitement, celui des opérations complémentaires éventuellement nécessaires sur certains sols pour atteindre le niveau de qualité souhaité, telles que l'homogénéisation par dépôt-reprise, l'humidification, l'épierrage, le compactage spécifique, le cloutage, etc. ;

-il ne faut pas non plus négliger le coût des actions d'assurance de la qualité car la complexité de la réalisation des couches de forme traitées exige, en général, un coût de contrôle très sensiblement supérieur à celui nécessaire sur des couches de forme en matériaux granulaires.

3.3.3. Limites des études économiques

Au stade de l'étude du projet, il n'est pas réaliste de penser que l'évaluation du coût global du traitement puisse être très précise pour différentes raisons.

Il y a, tout d'abord, le nombre et la qualité des données statistiques utilisables, pour évaluer les coûts élémentaires des différentes composantes des solutions « traitement ». Si l'on peut admettre que les données disponibles actuelles sont satisfaisantes pour l'application du traitement à la réutilisation en remblai des sols trop humides, ce n'est pas encore le cas en ce qui concerne le traitement appliqué à la réalisation des couches de forme (notamment pour les opérations complémentaires éventuellement nécessaires sur certains sols : homogénéisation, humidification, épierrage, etc.).

Mais, il y a surtout, dans le cas de la réutilisation en remblai des sols trop humides, l'incertitude sur les quantités de matériaux à traiter et de produit de traitement à utiliser. Celles-ci dépendent de la finesse des études de reconnaissance géotechnique et de la pertinence des hypothèses, faites sur les conditions météorologiques probables durant la réalisation du chantier.

Dans le cas de l'application du traitement à la réalisation des couches de forme, outre la méconnaissance des coûts relatifs à l'homogénéisation, humidification, etc. déjà évoquée, le nombre de passes de malaxage nécessaires pour obtenir la mouture recherchée, les endommagements des machines de malaxage par des éléments blocailleux non éliminés, l'usure plus ou moins rapide des outils, les quantités d'eau éventuellement nécessaires à l'humidification, etc. sont également des éléments pouvant influencer considérablement de l'estimation du coût du traitement.

Enfin, une comparaison économique rigoureuse entre solutions « avec » ou « sans » traitement, devrait pouvoir prendre en compte les coûts indirects évoqués dans le tableau 7 tels que :

-le gain apporté par une réduction (ou, pour le moins, par le respect) des délais de chantier, lorsque les conditions météorologiques sont défavorables (cas du traitement appliqué aux remblais) ;

-la fatigue d'une voirie utilisée pour écouler le trafic de chantier d'un emprunt ou d'un dépôt),

-les nuisances diverses éventuelles spécifiques à chaque solution (émissions de poussières de produit de traitement, bruit, danger induit par le trafic de desserte d'un emprunt ou d'un dépôt, etc.),

Chapitre 03 :

Limites de ces traitements et recherches actuelles

1. Les problèmes et limites de l'utilisation de ces solutions de traitement

Les perturbations de traitement apparaissent lorsque les caractéristiques sont insuffisantes, traduisant l'existence d'interactions entre des constituants du sol et des agents de traitement. L'étude géotechnique n'identifie pas les constituants responsables de ces perturbations. Il est admis que certaines minéralogies et des substances solubles naturelles ou résultantes de l'activité humaine puissent en être responsables.

Cette liste de facteurs propres au sol, doit être complétée par des facteurs liés au traitement, tel qu'un sous-dosage.

En raison de la diversité des agents perturbateurs, cette recherche n'a pas cherché à étudier l'ensemble de ces mécanismes. Cependant, nous pouvons détailler un peu les phénomènes défavorables aux contraintes mécaniques recherchées.

Le froid, le gel

La prise et le durcissement des matériaux traités par des liants hydrauliques, sont déterminés par la température de conservation de ces matériaux. Mais des exigences économiques conduisent souvent à poursuivre les travaux de terrassement, en arrière-saison.

Pour les travaux en période froide, dite « arrière-saison », deux situations vont se présenter :

- Température moyenne faible (entre quelques degrés et 20°C) agissant sur la cinétique des liants hydrauliques, conduisant alors à définir différemment les périodes d'ouverture au trafic du chantier, dans le cas des sols traités ou les résistances aux jeunes âges. Notons, qu'il a été confirmé qu'hors période de gel, un "matériau traité d'hiver" est plus résistant en final, qu'un "matériau traité d'été".

- Température négative définissant une période de gel pouvant agir, soit par gélifraction détruisant le matériau traité, soit par gonflement par cryosuccion (phénomène de remontée d'eau liquide vers la zone gelée) de ce matériau ou du sol support de ce matériau, si celui-ci est sensible au gel. Cette situation conduit alors à une augmentation des émiettements de la couche de forme traitée. Les dégâts provoqués par le gel vont dépendre :

- du taux d'humidité du sol traité, - de sa résistance mécanique au moment de l'arrivée du gel, - de la nature de son réseau poreux.

Lorsque le traitement a été finalisé par la protection du matériau, cette dernière augmente la teneur en eau en surface, ce qui permet d'éviter une déshydratation de la surface du sol et donc un effritement de la surface lors de successions de périodes gel-dégel. Ensuite, la résistance mécanique du sol, lorsque le gel se présente, est importante pour la modification éventuelle du matériau. On considère que lorsque le RTB (paramètre lié à la résistance à la traction) est supérieur à 0,25 MPa, les dégradations du sol par le gel sont négligeables voire inexistantes puisqu'il est à l'abri du gonflement et de la gélifraction. Ce point a été montré par des essais de laboratoire sur des éprouvettes de sable traité, dont la teneur en eau était parfaitement contrôlée: un sol traité ayant subi le gel reprendra son durcissement et sa résistance mécanique, mais sera éventuellement dépendante d'une perte de compacité due à un gonflement.

La présence d'éléments néfastes à la prise hydraulique

Les sulfates

Les sols peuvent contenir des quantités variables de sulfate qui peuvent entraîner dans certaines conditions (taux de sulfate, solubilité du sulfate, répartition dans le sol) des gonflements par formation d'ettringite. Les minéraux de sulfure s'oxydent et réagissent avec d'autres minéraux contenus dans le sol pour former des sulfates. Cette transformation induit une augmentation du volume en raison des variations dans la structure atomique en plus de l'adjonction d'eau à la structure minérale. Cependant, dans certains cas, la stabilisation peut se faire en augmentant la concentration en sulfates.

Les techniques bétons compactés et graves traitées à hautes performances peuvent utiliser de 5% à 12% de LHR. Ces liants routiers peuvent contenir de 2 à 6,4% de sulfate, exprimé en SO3 (le LSC+, destiné aux traitements des matériaux calcaires, contenant jusqu'à 14% d'anhydrite). Des chantiers de grave calcaire, dont le granulat contient de l'ordre de 0,1 à 0,15% de sulfate, et visant des performances élevées par un traitement à 6 à 8% de LSC+, ont déjà été réalisés; le mélange global correspondant peut contenir alors de 0,5 à 0,7% de sulfate.

Les matières organiques

Les sols ou argiles sont susceptibles de contenir des matières organiques constituées de micro-organismes et de déchets végétaux en état de décomposition. Les matières organiques sont surtout présentes à la surface. Elles ont des compositions variées, mais sont surtout les acides humiques (acides provenant des décompositions de matière organique à la surface du sol) qui sont néfastes, car ils retardent ou annulent la prise des liants (réactions chimiques qui atténuent l'acidité du sol) et diminuent les résistances mécaniques du sol. Le traitement peut même devenir impossible si la concentration de ces acides est trop forte. L'ajout de CaCl2 et de CaO permet d'annihiler leurs effets.

Le problème du climat par rapport à la cinétique de durcissement

La température réelle moyenne rencontrée dans les sols à traiter est de l'ordre de 10°C. Elle reflète plus exactement les conditions normales au coeur d'un sol hors période de canicule ou de gel. Il apparaît que la rapidité de la prise de la chaux et du liant empêche parfois d'atteindre la densité spécifiée pour le matériau. Des études de laboratoire ont été réalisées, pour pouvoir recommander des solutions adaptées à chaque cas de chantier. On conseille d'accepter des densités plus faibles, plutôt que de détruire les premières liaisons hydrauliques.

Les émissions de poussières

L'utilisation de tels produits, pulvérulents, pour le traitement de sols implique l'émission de poussière de chaux et/ou poussière de liant hydraulique pendant le traitement pendant l'épandage aussi bien que pendant le fait de labourer. En présence de vent, il est possible d'observer le déplacement du produit de traitement par le vent plus de 20 à 30 mètres de la région de site Ces poussières sont tout aussi néfastes pour l'environnement que pour l'homme. Ainsi, quand ce type de poussière se dépose sur des substances humides ou sur n'importe quel corps de vie sans protection, le résultat est une augmentation soudaine du pH (en cas de la chaux en particulier) ou de l'adhésion du produit sur ces corps. Les émissions de poussière susmentionnées peuvent alors être agressives à l'environnement, sans oublier l'effet de corrosion qu'il apporte, (coût économique dans un environnement urbain par exemple).

2. Les nouveaux produits entrant dans la composition des liants

Les cendres volantes

Les cendres volantes sont déjà employées dans la composition des liants hydrauliques et dans les processus de stabilisation des sols. Les intérêts apportés par l'utilisation de cendres sont nombreux, par exemple on peut citer amélioration de la résistance aux sulfates ou réduction de la diffusion du chlore. Cependant les études menées jusqu'à présent n'ont pas permis de déterminer parfaitement leur caractéristiques, et leur réaction avec les différents sols. Les cendres volantes sont un sous-produit des centrales thermiques qui brûlent le charbon en poudre. L'emploi des cendres volantes en grandes quantités pourraient s'avérer très intéressant économiquement, car actuellement la production atteint aux Etats-Unis 10 millions de tonnes par an, en Angleterre 4 millions et en France 3 millions, en considérant que les pays émergents, vont, en produire de plus en plus. L'une des études récentes, réalisée par un chercheur nommé M Mateos(spécialisé sur la stabilisation des sols par la chaux et les cendres volantes), présente de nombreux renseignements sur l'utilisation des cendres dans les traitements. Ainsi les sables ou les graviers de grains uniformes, sont les sols qui profitent le mieux de l'apport de cendres dans le traitement.

M Mateos explique, quels sont les dosages les mieux adaptés : « les proportions dépendent du type de sol et des cendres qu'on emploie. Pour des sols friables, la quantité de chaux devrait être entre 3 et 6 pour cent et la quantité de cendres volantes entre le 10 et le 25 pour cent ; pour les sols argileux, la quantité de chaux devrait être entre 5 et 9 pour cent et la quantité de cendres volantes, entre 10 et 25 pour cent (Mateos et Davidson 1962). » Un autre facteur à prendre en compte est la température de traitement. Ainsi, avec des températures atteignant jusqu'à 22 C approximativement, la réaction se développe très lentement, et à des températures plus élevées, la réaction est rapide et proportionnelle à l'augmentation de la température. D'autre part l'auteur distingue la chaux dolomitique monohydratée et la chaux hydratée calcaire, notamment par rapport aux caractéristiques obtenues en fonction de la température de traitement. Jusqu'à environ 30 C la chaux dolomitique monohydratée présente des résistances plus grandes, alors que pour des températures de traitement entre 60 C et 120 C c'est la chaux calcaire hydratée qui est la mieux adaptée. M. Mateos fait aussi remarquer que les caractéristiques des cendres volantes peuvent être améliorées en éliminant la partie grossière, non réactive ou en les passant au broyeur (Mateos, 1961c).

Le ciment de verre

La réalisation d'un liant à base de ciment de verre est due à l'origine à des recherches pour valoriser les emballages en verre impropres au recyclage. L'objectif fut notamment d'étudier la faisabilité technique et économique d'un procédé de stabilisation de sol.

Le BRGM (organisme public français) a développé un liant hydraulique dont le constituant majoritaire (> 80 %) est du verre d'emballage sodo-calcique. Ces verres sont issus prioritairement des stocks de verre impropre au recyclage dans l'industrie verrière (déchets de tri optique, fraction 0- 10 mm de la filière calcin à haute teneur en infusibles, fraction 0-100 ìm de la filière poudre).

Le BRGM et un autre organisme se sont associés à pour réaliser l'étude de la faisabilité technico-économique du procédé. Cette évaluation comporte trois phases principales :

2. démonstration de l'application du ciment de verre à la stabilisation de sols : essais de laboratoire et essais sur plateformes extérieures ;

Les résultats remarquables de l'étude ont conduits les deux organismes à déposer en copropriété un brevet d'application. Parmi les nombreux résultats acquis dans le cadre de ce programme et relatés dans la synthèse, il est intéressant de souligner ceux-ci :

les refus de tri optiques peuvent constituer la matière première (> 80% de la composition) des ciments de verre. Le procédé de fabrication basé sur un broyage ultra-fin et une activation basique du verre exploite la réactivité naturelle du verre. Les ciments de verre présentent des performances mécaniques et de durabilité spécifiques qui les différencient des ciments normalisés à base de clinker ou de laitier.

Ils présentent des caractéristiques mécaniques plus faibles à court terme, mais qui semblent progresser durablement. Cette réactivité à long terme des ciments de verre est fondamentale et constitue une des spécificités du procédé de stabilisation de sol proposé.

Les essais de stabilisation de sols à l'échelle du laboratoire confirment l'intérêt du procédé : amélioration significative des portances, conservation de l'aspect naturel du matériau traité. Des essais sur plate-forme extérieure ont été effectués pour valider les essais du laboratoire. Les essais ont eu lieu sur une parcelle de 120 m² sur laquelle les chercheurs ont appliqués 1,5 tonnes de ciment de verre en modifiant les formulations et les sables. Les résultats partiels acquis en 1999 montrent que malgré des conditions climatiques défavorables (pluie, gel/dégel), le procédé conduit à une amélioration significative des portances. Le seul défaut constaté est, pour certaines formulations, un lessivage du ciment en surface.

l'étude technico-économique préliminaire montre que ce produit est commercialement viable.

Les déchets industriels

Les déchets industriels sont employés pour la fabrication des liants hydrauliques dans le même but que la plupart des ajouts : valorisation de matériaux et développement durable. Nous présentons ici deux types de déchets décrits par le dossier de synthèse du Tremti 2005, qui sont prometteurs en raison de leur qualité pour le traitement des sols. En premier lieu de la poudre de tuiles broyées et ensuite de la poudre de caoutchouc.

La poudre de tuiles broyées, (crushed tile dust (CTD) est un produit qui pourrait être utilisé en remplacement du ciment Portland selon différentes quantités. L'étude réalisée par les chercheurs I.B. Topcu, M. Canbaz, C. Karakurt montre que ce produit possède comme principales caractéristiques mécaniques de donnée, une résistance à la compression mesurée à 7 jours plus faible, qu'avec un autre type de liant, alors qu'à 28 jours celle-ci sera plus importante. On remarque également qu'il y a une forte expansion de volume, lorsque l'on remplace le ciment par le CTD. Le volume augmente de 11 % et 67 % pour des quantités respectives de 10 % et 20 % de CTD.

La poudre de caoutchouc broyé, pourrait être très intéressante dans la composition de produits pulvérulents de traitement des sols. En effet elle présente de bonnes caractéristiques mécaniques qui permettent de garantir une haute rigidité du sol traité. L'étude effectuée par P. Lindh, N. Mattsson relatée dans le dossier Tremti, met en avant le fait que l'essentiel réside dans le dosage de poudre de caoutchouc et de ciment réalisé dans le mélange. Cela joue sur le comportement élastique ou plastique du matériau traité. On peut remarquer que le meilleur dosage en terme de résistance est de 6% de ciment et de 5% de caoutchouc, c'est-à-dire un mélange équilibré, alors que les autres dosages proposés sont beaucoup moins efficaces.

Mélange chaux-fibres de polypropylène et laitiers moulus associés à la chaux

Les chercheurs américains Venkat Bhadriraju et Anand J Puppala ont étudié les effets, en

particulier, au niveau de la résistance et du module du sol, de deux traitements. L'un, composé, d'un mélange chaux-fibres de polypropylène et l'autre, utilisant des laitiers moulus comme liant.

Leur étude, montre qu'avec les deux produits, les laitiers moulus ou le mélange chaux-fibres, le traitement accroît le module du sol.

L'amélioration la plus faible est obtenue avec le mélange chaux-fibre. Les auteurs l'attribuent

à la présence des fibres qui diminuent la rigidité du sol traité. Le module du sol naturel ou

celui du sol traité chaux-fibre, diminue quand on augmente la teneur en eau du compactage.

On constate que le sol traité au laitier, a un comportement « non plastique », ce qui signifie que ce traitement à un effet significatif sur l'accroissement des modules.

Poudre de diabase associé à du ciment

Les chercheurs allemands J. Fillibeck et D. Heyer examinent la possibilité d'augmenter l'étanchéité des sols vis à vis des eaux au moyen d'additifs sans pour autant détériorer les propriétés géomécaniques , que l'on souhaite obtenir en traitant le sol.

L'étude porte sur une argile peu plastique et un mélange sable-argile. Ils comparent le traitement à la chaux, avec un traitement par un liant spécial constitué d'un mélange de poudre de diabase avec un ciment (TerraBass). Si le traitement à la chaux augmente la portance du sol, il augmente simultanément la perméabilité, suite à la formation d'agrégats.

L'emploi du mélange poudre de diabase-ciment ne modifie pratiquement pas les caractéristiques de compactage, tout en augmentant fortement l'indice CBR. La perméabilité

reste stable, par rapport au matériau initial. Cependant sur chantier, les différences constatées entre le traitement à la chaux ou au TerraBass, sont beaucoup moins marquées en raison des difficultés rencontrées lors du mélange de ce dernier produit de traitement avec des matériaux humides. Pour les sols très argileux le traitement à chaux reste encore le mieux adapté

3. Autres méthodes nouvelles et recherches

Autres matériaux présents dans les programmes de recherche

Il existe de nombreux autres matériaux sur lesquels des recherches sont effectués pour les utiliser dans les traitements des sols. Nous citerons ici l'exemple des boues de sédiments maritimes issues de dragages dans les ports de Dunkerque et de Gravelines Grand Fort Philippe en France. Leur réutilisation serait effectivement très intéressante, car chaque année plusieurs millions de tonnes sont extraites. Les boues, sont caractérisées selon la méthode décrite dans le Guide technique Setra/LCPC. Selon cette méthode, les boues sont de classe F. Leur valeur au bleu est comprise entre 1.8 et 3.1, correspondant à un limon de classe A2. Sur le plan granulométrique, les sédiments sont majoritairement limoneux. L'un des problèmes concerne la teneur en eau des sédiments marins. En effet celle-ci peut atteindre plus de 150% pour les sédiments dragués avec des moyens hydrauliques, la teneur en eau à l'optimum Proctor normal s'élevant à 22% environ. Il sera donc nécessaire dans un premier temps, de traiter les sédiments pour réduire fortement leur teneur en eau. Pour cela, il existe différentes méthodes, telles que l'essorage naturel dans un décanteur statique, l'ajout de granulat sablonneux (les meilleurs résultats de portance ont été trouvés pour 20% d'apport (IPI optimum = 45)). Il est aussi question d'un traitement à la chaux pour diminuer la quantité de matière organique, et simultanément réduire la teneur en eau. L'objectif actuel de la recherche,est de proposer une méthodologie d'essai, pour ensuite déterminer les caractéristiques physiques, la compacité et la portance du matériau.

Les différentes orientations de la recherche dans ce domaine

En construction routière traditionnelle, les matériaux hydrauliques ("blancs") occupent aujourd'hui une place relativement marginale par rapport aux matériaux hydrocarbonés ("noirs"), ceci pour deux raisons:

Il est toutefois indispensable de soutenir et même de relancer cette technique, pour maintenir une nécessaire concurrence, facteur d'émulation technique et d'économie pour le maître d'ouvrage. De plus, pour répondre à une pression environnementale croissante, le LCPC s'intéresse également à l'influence de l'incorporation de produits subnormaux (granulats de faible qualité ou résidus de l'industrie) sur les propriétés d'usage des matériaux hydrauliques. Enfin, l'évolution récente du cours du pétrole contribue à renchérir les matériaux hydrocarbonés, et à redonner de la compétitivité aux matériaux hydrauliques, par rapport à la conjoncture des années 90.

Le LCPC oriente actuellement sa recherche avec une opération du nom de "Nouvelles Techniques Routières". Ce programme s'articule autour de plusieurs axes :

- Pour améliorer les études de formulation le LCPC est en train de mettre en place un logiciel prenant en compte de nombreux paramètres, qui permettent ensuite de mieux prévoir le type de liant à utiliser, et le dosage correspondant, en fonction des données prélevées sur le terrain.

- D'autre part le LCPC, teste et développe de nouveaux matériaux et des structures innovantes telles que:

Des Matériaux Autocompactants Essorables de Structures (MACES) ayant les mêmes performances mécaniques que les graves traitées au liant hydraulique classiques, mais ne nécessitant aucun compactage à la mise en place et pouvant être coulés par le seul effet de la gravité.

La moquette en BHP: structure incorporant une couche de roulement mince et non-adhérente en béton à hautes performances (BHP). -un groupe de travail sur les chaussées à longue durée de vie se penche sur un enduit Hydraulique Fibré Gravillonné (EHFG). Il s'agit d'une couche de roulement constituée d'une fine couche de mortier fibré à ultra-hautes performances, dans laquelle des gravillons non polissables sont incorporés. Certaines études menées concernent le recyclage :

Une étude concernant l'incorporation, après les avoir rendus inertes, de résidus de fumées d'incinération d'ordures ménagères (REFIOM) dans les matériaux de chaussée.

A la suite d'une recherche sur les mélanges entre laitiers d'aciérie et granulats naturels, un prolongement est actuellement à l'étude, dans lequel on envisage la combinaison des produits précédents avec des pouzzolanes de type cendres volantes, l'objectif étant d'aboutir à un matériau hydraulique à retrait compensé.

4. Les techniques de traitements à l'étranger

Traitement à la chaux aux Etats Unis

Par tradition, les solutions de traitement des sols aux USA, sont principalement basées sur des mélanges avec de la chaux, à la différence des pays européens, qui utilisent couramment les liants hydrauliques.

L'utilisation de la chaux aux Etats Unis, est très semblable à la technique française. L'objectif, est de mélanger le matériau à traiter, avec un dosage de chaux approprié pour améliorer ces caractéristiques mécaniques, que se soit pour une utilisation temporaire en piste de chantier, ou pour la couche de forme de la structure routière à construire.

Le traitement du matériau peut également avoir lieu sur place ou en centrale. En traitement sur place, le dosage classique est de 3 à 6 % de chaux en poids du sol humide. Des apports à la technique française permettent de traiter des sols ayant des compositions particulières, comme par exemple au Texas, où il y a un fort taux de sulfate.

La chaux est également employée pour sécher des sols humides, grâce à sa réaction avec l'eau, et particulièrement avec des sols contenants de fortes teneurs en argile. Généralement, entre 1 et 4 pour cent de chaux sera suffisant pour sécher un emplacement humide et permettre de poursuivre les activités de construction.

On pourra cependant remarquer, que des recherches sont actuellement mises en place pour déterminer des solutions de traitement, à l'aide de liant hydrauliques routiers, notamment pour des cas particuliers. On peut citer les recherches de F. Henin, J. Vecoven qui travaillent sur un liant hydraulique, permettant l'amélioration des sols très humides et composés d'argile siliceux.

Traitement des sols argileux en Hollande

En Hollande, le traitement de sols sableux est très répandu dans les zones portuaires. Les sols siliceux et argileux sont généralement substitués pour l'exécution de la partie supérieure des terrassements, et la couche de forme. La législation nationale sur les excavations, encourage le développement de la valorisation en plate-forme des sols locaux actuellement non exploités.

Un plan national de constructions de routes pour les réseaux locaux, a été lancé par l'état. C'est donc dans ce cadre, que les entreprises routières se heurtent à des sols difficilement rétractables.

Un chantier test a donc été mis en place, pour étudier différentes solutions de traitement. Ce chantier test mesure 8 km de long, et comprend une demi-longueur en sol traité uniquement à la chaux, et l'autre partie pré-traitée à la chaux, puis traitée au ciment. Pour le traitement à la chaux seule, le dosage en chaux a été déterminé entre 1 et 3,5 % en fonction de la teneur en eau naturelle du sol. Pour le traitement mixte, le dosage en chaux est de 2,5 % et le dosage en ciment de 5 %.

5. Un usage différent de ces produits : le retraitement

De nos jours, un nombre important de routes de notre réseau routier est en mauvais état et ce, à cause de l'augmentation perpétuelle du trafic routier. Le retraitement en place à froid est une technique destinée à recréer des chaussées plutôt que de décaisser la structure de la chaussée pour tout refaire, ou encore de recharger une couche de surface, pour restaurer le sol a partir d'une chaussée dégradée, on reconstruit une structure homogène et adaptée au trafic à supporter, grâce au ciment et/ou à des liants hydrauliques routiers. Ce retraitement consiste à implanter dans le matériau, après fractionnement de l'ancienne chaussée, un ciment ou un liant hydraulique routier et éventuellement un correcteur granulométrique en plus d'eau, et de les mélanger intimement, en l'état, jusqu'à l'obtention d'un matériau homogène. Le retraitement en place à froid des chaussées au moyen de ciment ou de liant hydraulique routier, est une technique qui offre les mêmes avantages, que le traitement des sols, à savoir qu'ils sont techniques, économiques, écologiques et environnementaux.

Conclusion

Le traitement des sols avec de la chaux et/ou des liants hydrauliques, est aujourd'hui une méthode éprouvée, et qui est en passe de devenir incontournable dans les chantiers d'amélioration des sols. En effet, elle offre de nombreux avantages, tant en termes de caractéristiques mécaniques sur les matériaux traités, que sur un plan économique. Cependant, cette technique peut s'avérer complexe, notamment lors de la réalisation de l'étude de formulation. La composition des sols étant extrêmement variable, il est nécessaire de redéfinir à chaque fois les caractéristiques géologiques pour faire le choix du traitement à privilégier et du dosage à appliquer. De plus certains éléments, tels que les sulfates ou les matières organiques, sont néfastes, quant à la prise du liant hydraulique, ce qui conduit à réaliser des études plus approfondies, pour être certain d'obtenir le résultat attendu.

D'autre part, de nombreuses recherches sont actuellement en cours, avec comme objectifs d'élargir la gamme de sols pouvant être traités. Pour cela, de nouvelles méthodes de réalisation et l'emploi de différents éléments sont testés, en particulier des matériaux à valoriser, comme les cendres volantes ou le ciment de verre. On peut également remarquer, que chaque pays, utilise des méthodes adaptées à ses propres contraintes.

Finalement, nous pouvons conclure, qu'une simple étude de marché des produits pulvérulents de traitement des sols, ne peut être assez complète, pour apporter des conclusions définitives. Chaque produit offrant plusieurs possibilités, et chaque chantier, possédant un cahier des charges spécifique, d'où, tout l'intérêt est de déterminer, l'adéquation apportant la meilleure réponse aux problèmes qui se posent.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

- GTR : Réalisation des remblais et des couches de formes, Fascicules 1 et 2 LCPC /SETRA

- Jean-Pierre MAGNAN, Georges PILOT. Techniques de l'Ingénieur -amélioration des sols. P (c255), 2012.

- Guy RAOUL, Ludovic GAVOIS, Pierre ROSSI. Techniques de l'Ingénieur - Traitement des matériaux. P (c5362), 2012.

- M. Mateos. Recherches sur la stabilisation des sols par la chaux et les cendres volantes. 9^ième Congrès Panaméricain des Routes, Washington, D.C., 1963.

- Nicolas CABANE. Sols traites à la chaux et aux liants hydrauliques : Contribution à l'identification et à l'analyse des éléments perturbateurs de la stabilisation. Thèse de doctorat. Ecole national supérieur des mines de SAINT-ETIENNE, 2004.

Etude des produits de traitement pulvérulents pour l'amélioration des sols

Dédicace

Remercîments

Listes des figures

Listes des tableaux

SOMMAIRE

Introduction générale

Chapitre 01 :

Principes et techniques utilisées pour traiter les sols

1. Généralités

2. Avantages techniques utilisées pour traiter les sols

2.1. Avantages techniques

2.2. Avantages économiques

2.3. Avantages écologiques et environnementaux

3. Présentation des différents types de sols

3.1. Les outils qui permettent de caractériser les sols

3.1.1. L'argilosité Ip et Vbs

3.1.2. La granularité Dmax et Cu

3.1.3. Teneur en composants chimiques

3.1.4. Etat hydrique

3.1.5. L'essai Proctor

3.2. Caractéristiques des sols

4. Les différents types de produits pulvérulents

4.1. La chaux

4.2. Les liants hydrauliques

4.3. Modifications des caractéristiques par le traitement

4.3.1. La chaux

4.3.1.1. Ses actions immédiates

4.3.1.2. Ses actions à long terme

4.3.2. Les liants hydrauliques

5. Quel(s) traitement(s) choisir ?

6. Technique de traitements & Matériels de traitement

6.1. Technique de traitement

6.1.1. Principales opérations de traitement

6.1.2. Dispositions particulières de mise en oeuvre

6.1.2.1. Epandage

6.1.2.2. Malaxage

6.1.2.3. Compactage

6.1.2.4. Réglage

6.1.2.5. Protection du matériau traité

6.2. Matériels de traitement

6.2.1. Matériels de stockage

6.2.2. Épandeurs

6.2.3. Malaxeurs

6.2.4. Arroseuses

6.2.5. Compacteurs

Chapitre 02 :

Principes et techniques utilisées pour traiter les Etude des produits de traitement pulvérulents pour l'amélioration des sols

1. Les Normes de références

2. Les études préalables

2.1. Progressivité des études

2.2. Études géotechniques

2.2.1. L'étude de qualification des matériaux à traiter

2.2.2. L'étude de formulation

3.3. Études économiques

3.3.1. Traitement de sols appliqué à la réutilisation en remblai de sols sensibles à l'eau trop humides

3.3.2. Traitement de sols appliqué à la réalisation de couches de forme

3.3.3. Limites des études économiques

Chapitre 03 :

Limites de ces traitements et recherches actuelles

1. Les problèmes et limites de l'utilisation de ces solutions de traitement

Le froid, le gel

La présence d'éléments néfastes à la prise hydraulique

Les sulfates

Les matières organiques

Le problème du climat par rapport à la cinétique de durcissement

Les émissions de poussières

2. Les nouveaux produits entrant dans la composition des liants

Les cendres volantes

Le ciment de verre

Les déchets industriels

Mélange chaux-fibres de polypropylène et laitiers moulus associés à la chaux

Poudre de diabase associé à du ciment

3. Autres méthodes nouvelles et recherches

Autres matériaux présents dans les programmes de recherche

Les différentes orientations de la recherche dans ce domaine

4. Les techniques de traitements à l'étranger

Traitement à la chaux aux Etats Unis

Traitement des sols argileux en Hollande

5. Un usage différent de ces produits : le retraitement