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1 1 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de sols de remblais, fond de coffre et sous-fondations (E.3.4, F.2.3, F.3.2.2) Colette Grégoire, CRR

2 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Objectifs du traitement de sol Le traitement de sol avec un liant adéquat permet de revaloriser le sol en place pour des applications en terrassement, fond de coffre, remblayage de tranchées ou sous-fondations Avantages techniques, économiques et environnementaux –Valorisation du sol en place (sol difficile ou trop humide) et terres déblais –Préservation des matériaux naturels –Circulation des engins de chantiers facilitée - Accélération des travaux –Réduction des coûts/nuisances liés au transport (évacuation et apport des matériaux) Type de traitement : Amélioration ≠ Stabilisation Traitement de sol requiert une étude préliminaire en laboratoire, le respect de bonnes règles de mise en oeuvre et les contrôles appropriés

3 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Types de traitement Amélioration: –Opération quasi instantanée qui consiste à améliorer les propriétés géotechniques du sol: augmentation de la portance, de la résistance à la pénétration, amélioration de l’aptitude du sol au compactage –Nature du sol inchangée –Pas de garantie de durabilité vis-à-vis de l’eau ou du gel ➙ Amélioration de sols pour fond de coffre, remblais, remblayage de tranchées, etc. Stabilisation: –Opération qui consiste à augmenter très sensiblement les caractéristiques mécaniques du sol, lui conférant un état définitif de stabilité à l’eau et au gel –Durcissement graduel du mélange dans les semaines et mois après compactage ➙ Stabilisation de sols pour sous-fondations routières, fondations de dalles industrielles, etc.

4 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Etapes du traitement Prélèvements d’échantillons représentatifs (Niveau nappe phréatique ? Teneur en eau in situ ?) – min. 200 kg par type de sol à traiter Détermination de l’homogénéité / hétérogénéité des matériaux Analyse des échantillons Etude de formulation en laboratoire Exécution soignée et contrôles requis

5 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be 5 Traitement de certains sols de remblais (E. 3.4) Identification des échantillons représentatifs Teneur en eau in situ Granulométrie simplifiée (Dmax, passant à 2 mm et passant à 0,063 mm) Valeur de bleu de méthylène Teneur en matières organiques Courbe Proctor normal IPI (pour chaque point de la courbe Proctor)  Identification du sol à traiter est essentielle pour définir le liant, le dosage optimal en fonction du type de traitement

6 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E. 3.4) Liants: Chaux (sols fins trop humides – argileux ou limoneux) Ciment (sols peu ou pas argileux) Chaux + ciment LHR (sols peu ou moyennement argileux - prétraitement à la chaux éventuel) Fines de scories (in situ ou en centrale)

7 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E 3.4) Principe du traitement à la chaux (Chaux NBN EN 459 CL90-Q) 1. Par floculation des particules argileuses Avant traitement (grumeaux non stables) Après traitement (grumeaux stables) Agglomération des particules argileuses en grumeaux stables - formation de ponts Ca(OH) 2 ou CaOH + entre les feuillets d’argiles Floculation (formation de grumeaux stables) est à l’origine de l’amélioration quasi instantanée des caractéristiques géotechniques du sol

8 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E. 3.4) Chaux NBN EN 459 CL90-Q 2. Par assèchement: Hydratation: CaO+ H 2 O  Ca(OH) 2 + chaleur Evaporation: élévation de la température du mélange par la chaleur dégagée lors de la réaction d’hydratation Augmentation de la matière sèche Malaxage: aération du mélange Réaction: -w  0,7 % par 1% CaO Exposition (soleil et vent): -w  0 à 2,5 % (selon circonstances)

9 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E. 3.4) Processus d’amélioration Amélioration quasi instantanée des caractéristiques géotechniques du sol:  Compactage à l’état solide Modification de la courbe Proctor (plus aplatie, rd moindre, w OPN plus élevée)  Amélioration des caractéristiques du compactage Déplacement des courbes IPI ou CBR vers les teneurs en eau plus élevées. Augmentation significative des IPI ou CBR  Augmentation de la portance

10 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E 3.4) Etude de formulation: pour un sol donn é, é tude des performances m é caniques dans le temps pour diff é rents dosages en agent de traitement, dans la plage des teneurs en eau in situ (à réaliser au stade projet) Pour différents dosages en liant (au minimum les essais suivants): –IPI ≥ 15 % –CBR 4j immersion /IPI ≥ 1 (ne doit pas être v é rifi é si IPI > 40 %)

11 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E 3.4) Etude de formulation (Guide pratique 3-CRR) Remblais et fond de coffre - Etude de formulation complète (volume > 5000 m 3 ) Sol naturel: Courbe Proctor normal et IPI des mêmes éprouvettes (min. 5 points) 3 dosages différents et 4 teneurs en eau Incorporation de la chaux ou LH Malaxage Pour la chaux ou LHR: –Conservation sacs hermétiques –Après 2h, compactage à énergie Proctor Normal Pour le ciment: –Directement après malaxage, compactage à énergie Proctor Normal Mesure IPI sur chacune des éprouvettes (3 dosages et 4 w) Mesure de CBR4j immersion/IPI à w n pour chaque dosage Remarque: in situ, un délai entre malaxage et compactage (chaux, LHR) peut être favorable

12 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E 3.4) Etude de formulation (Guide 3-CRR) Catégorie de solValeur d’IPI à atteindre (remblais) Valeur d’IPI à atteindre (fond de coffre) Limons et argiles peu plastiques (MB ≤ 25 ) 1012 Limons et argiles (25<MB ≤ 60 ) 710 Argiles très plastiques (MB>60) 58 Sables15 Graves20 CBR4j immersion/IPI ≥ 1 Objectif de portance (IPI) à atteindre selon le type de sol:

13 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement de certains sols de remblais (E. 3.4) Détermination des dosages sur base d’une étude de formulation

14 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Vérifier l’humidité du sol (à ajuster si nécessaire) Respecter le dosage de liant (écart < 10 à 20 % selon liant) Sur toute la surface à traiter, par bandes parallèles adjacentes avec un recouvrement de 10 cm (réduire au max. production poussière) Contrôle ponctuel par pesage d’une bâche de 0.5 m 2 ou d’une platine de surface connue ou contrôle quotidien du poids total répandu sur une surface donnée Exécution: épandage

15 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Exécution: épandage En cas de pluie soudaine: Chaux ou LHR: Arrêt de épandage-premier malaxage et lissage surface. A la reprise, on termine le malaxage + épandage complémentaire éventuel. Ciment: Interruption épandage-on termine le malaxage le plus vite possible et compactage final.

16 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Exécution des travaux Malaxage (in situ) –Recouvrement des bandes longitudinales sur min. 10 cm –La profondeur de malaxage varie entre 20 et 55 cm – fixé par les doc. de marché (moyenne et à défaut 30 cm) –Obtention d’un mélange homogène en structure et couleur sur toute épaisseur Compactage et nivellement du sol traité –Compactage à la densité visée –Fin du compactage pendant le délai de maniabilité du mélange (délai pour la chaux, LHR, : max. 4h, ciment: max. 2 heures) –Réglage directement après le compactage par rabotage Contrôle par un essai à la plaque (dans les 72h)

17 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Exécution des travaux Protection des couches traitées (chaux, LH) Si pour des raisons d’organisation de chantier ou de conditions climatologiques, il n’est pas possible de poursuivre immédiatement les travaux des couches complémentaires de la structure routière, la surface traitée doit être protégée contre les effets d’humidification et d’assèchement Si dans les 7 jours la couche suivante n’est pas placée : protection par une émulsion de bitume (0,7 l/m²) suivie éventuellement d’un sablage (3 kg/m²).

18 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Exécution des travaux Points importants pour l’exécution Parvenir à un matériau homogène en granulométrie et teneur en eau Respecter le dosage défini lors de l’étude de formulation Respecter les épaisseurs de mise en oeuvre et la compacité Interfaces de qualité permettant le collage des couches entre elles Réaliser le chantier dans des conditions climatiques normales (interrompre le traitement en cas de fortes pluies, ne pas traiter sous une température inférieure à 4°C).

19 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Fond de coffre

20 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement du fond de coffre au moyen d’un additif (F.2.3) Amélioration (sauf si le fond de coffre est considéré comme sous-fondation) Le liant utilisé: Ciment Chaux LHR Fines de scories Etude de formulation (plusieurs dosages et teneurs en eau in situ) Courbe Proctor CBR IPI et CBR 4j immersion

21 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement du fond de coffre au moyen d’un additif (F.2.3) Prescriptions CBR ≥ 20 % Portance à terme CBR 4j immersion /IPI ≥ 1 (ne doit pas être vérifié si IPI > 40 %)

22 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement du fond de coffre au moyen d’un additif (F.2.3) Etude de formulation (Guide 3-CRR) Catégorie de solValeur d’IPI à atteindre (remblais) Valeur d’IPI à atteindre (fond de coffre) Limons et argiles peu plastiques (MB ≤ 25 ) 1012 Limons et argiles (25<MB ≤ 60 ) 710 Argiles très plastiques (MB>60) 58 Sables15 Graves20 CBR4j immersion/IPI ≥ 1 Objectif de portance (IPI) à atteindre selon le type de sol:

23 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement du fond de coffre au moyen d’un additif (F.2.3) Exécution Chaux Délai entre le malaxage et le compactage varie entre 2 et 4 heures Protection: –Application au plus tard en fin de journée d’une émulsion de bitume (0,7 l/m²) suivie éventuellement d’un sablage (3 kg/m²). Ciment ou LHR Délai entre le malaxage et le compactage est de max. 2 heures pour le ciment et conforme aux prescriptions du fournisseur de LHR Protection –Arrosage modéré de la surface immédiatement après le dernier passage des engins de compactage –Epandage au plus tard en fin de journée d’une émulsion de bitume (0,7 l/m²) suivie éventuellement d’un sablage (3 kg/m²)

24 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Traitement au moyen des fines de scories (Amélioration de remblais ou fond de coffre) Fines de scories Amélioration des sols fins humides (limoneux ou argileux) - pas applicables aux sols sableux (insensibles à l’eau) Favorisent la mise en oeuvre des couches et permettent un compactage correct Effets: correction granulométrique du mélange, réduction de la teneur en eau et floculation des particules argileuses Principe des études de laboratoire similaire aux autres liants

25 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Sous-fondation

26 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Objectifs: assurer la traficabilité, obtenir compacité visée, portance élevée et une durabilité de celle-ci sous l’influence de l’eau et du gel Type de traitement : STABILISATION (résistance à l’eau et au gel !) Liant : ciment, chaux, LHR, (traitement mixte chaux + LH)

27 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Stabilisation Ciment ou LHR (sans chaux vive en constituant principal) –Sols peu ou pas argileux –Prise hydraulique - Durcissement du mélange –Stabilité à l’eau et au gel –Augmentation de la portance –Vitesse de prise dépend des constituants du LH et leur finesse - teneur en eau – température – matières organiques –Les LHR ont un délai de maniabilité plus long que le ciment Chaux –Sols moyennement à fortement argileux (Ip > 20) –Réaction pouzzolanique - Durcissement plus lent que le ciment –Augmentation de la portance, du CBR et de la résistance à la compression –A terme, caractéristiques durables du mélange sol-chaux

28 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Stabilisation Traitement mixte –Chaux flocule les argiles et ass è che le sol ➙ facilite l ’ incorporation du LH ➙ am é lioration de la circulation des engins, r é duction de la plasticit é du sol, ma î trise de l ’ humidit é du sol –Liant hydraulique conf è re une rigidification rapide –Sols peu à moyennement argileux Remarque: double traitement remplac é par un seul produit (LHR avec chaux vive en constituant principal) –Facilit é de logistique et stockage –R é duction des op é rations d ’é pandage et malaxage –Plus rapide –Etude pr é alable requise !

29 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Résistance à la compression simple Rc = F/Acavec: F = force maximale à la rupture (N) Ac = section transversale de l'éprouvette (mm²) Compression simple

30 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Résistance à la traction indirecte Traction indirecte R it = 2F /πHD Avec: F = force maximale à la rupture (N) H = longueur de l’éprouvette (mm) D = diamètre de l’éprouvette (mm)

31 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Etude de formulation (complète !) comprend les essais suivants: –Courbe Proctor –CBR (pour les teneurs en eau in situ) –IPI et CBR 4j immersion (pour les teneurs en eau in situ) –Rc à 3, 7, 28 et 60 jours –Rit à 28, 60 et 90 jours Prescriptions: –CBR ≥ 20 % –Résistance à l’immersion: Rc(28 + 32i) / Rc60 > 0,8 (MB ≤ 6) Rc(28 + 32i) / Rc60 > 0,6 (MB > 6) –Résistance au gel : Rc60 > 2,5 MPa (chaux seule) Rit60 > 0,25 MPa (LH)

32 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Exécution: Circulation interdite durant 7 jours après la mise en œuvre Réaliser le traitement dans des conditions climatiques normales (interrompre en cas de fortes pluies et ne pas traiter sous 4°C) En cas de gel: le recompactage des couches décompactées, traitées au LH, est interdit! En cas de pluie soudaine durant l’exécution: –Chaux (idem remblais): Arrêt de épandage-premier malaxage et lissage surface. A la reprise, on termine le malaxage + épandage complémentaire éventuel. –LH (idem remblais): Interruption épandage-on termine le malaxage le plus vite possible et compactage final. Protection de la couche traitée (idem fond de coffre)!

33 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place Contrôles en cours d’exécution Propreté de la couche de pose Epaisseur des couches mises en oeuvre Homogénéité des matériaux épandus Niveaux de surface Protection contre la dessication pour les mélanges contenant des LH (au plus tard en fin de journée) Régularité de surface Portance (essai à la plaque)

34 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be F.3.2.2 Sous-fondations obtenues par traitement du sol en place –Contrôle de portance par un essai à la plaque pour la sous- fondation stabilisée: M1 > 35 MPa –Si M1 < 35 MPa, il est interdit de recompacter la couche stabilisée au ciment ou au LHR: Suivre l’évolution à court terme, Adapter la structure, Enlever la couche stabilisée

35 CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be CCT Qualiroutes – Formations Automne 2011 http://qc.spw.wallonie.be Conclusions Le traitement de sol avec un liant adéquat permet de revaloriser le sol en place pour des applications en terrassement, fond de coffre, remblayage de tranchées ou sous-fondations Avantages techniques, économiques et environnementaux Amélioration ≠ Stabilisation Traitement de sol requiert une étude préliminaire en laboratoire, le respect de bonnes règles de mise en oeuvre et les contrôles appropriés