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Chapitre 7 Compactage - 1 -
Chapitre7 Etude duCompactage et desdiffrents Matriels15
1. Thorie du Compactage
2. Les diffrents matriels
3. Dbit dun compacteur
4. Mthode pratique GTR
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Thorie sur le compactage
Objectifs du compactage
Trois objectifs principaux sont poursuivis lors de la ralisation des travaux routiers
de terrassements
de couches de forme
dassises de chausses de couches de roulement
1 2 3
Supprimer les dformationsultrieures
Augmenter lescaractristiques mcaniques
Assurer l impermabi li t
Tassements du remblaiTassements diffrentielsDformations de chausses
Ornirage de couche de surface
Augmenter la portance et latraficabilit des couches deforme ou de remblai.Augmenter le module desassises non traites
Augmenter la rsistance desassises traites et des couchesde roulementPermettre aux matriaux dersister au trafic routier
Le compactage est la premiredes protections contrelagression de leau.Objectif important pour la
couche de roulement, vitant lesdsordres sur les couchesinfrieures
Action du compactage
Les sols et les matriaux routiers sont constitus
de solides (grains de sol, granulats, sable.)
de liquide (eau, bitume, mulsion.)
dair (emprisonn entre solides et liquides)
Laction du compactage se traduit par
un rapprochement des grains du sol entre eux (tassement T) une expulsion dair
T
Avant compactage Aprs compactage
Serrage des grains solides Tassements T
Compactage Masses Volumiques
Expulsion dair Portance
Nota : On constateUne diminution du volume V
Le poids des solides Prestant identique
La masse volumique
apparente = P/Vaugmente
Chapitre 7 Compactage - 2 -
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Loi du logarithme
Laction du compactage est transmise en ralisant plusieurs passages de compacteur sur le matriau compacter. Au fur et mesure que le nombre de passes augmente, la masse volumique dumatriau augmente linairement suivant la loi logarithmique de la forme :
= a log n + b
Chapitre 7 Compactage - 3 -
Loi du gradient
La rpartition de la masse volumique du matriau, un tat de compactage donn, montre que lamasse volumique du matriau varie avec la profondeur suivant la courbe
= f (z)
(masse volumique)
A noter que pour un object if
visant 100 % de d ref fixeen laboratoire, les derniers% sont les plus difficil es
obtenir !!!
$
643216
Masse Volumique
100 % d ref
2 41
Epaisseuraprs
compactage
Partie infrieure de la couche
= f (z)
8
N passesEchelle Log
2.20
2.0995 % d ref
a : pente de la droiteb : ordonne lorigine
: masse volumiquen : nombre de passes
Z rofondeur
Constats : Les minimums de densification se situent :
en surface
la partie infrieure de la couche (appele masse volumique de fond de couche)
d fc
Le compactage nest pas toujours un iformesur toute lpaisseur de la couche compacte
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Dans la recherche dun compactage optimal on va sintresser en termes de densification 3facteurs :
d m : La masse volumique sche moyenne sur lpaisseur de la couchecompacte
= f(Z) : La rpartition de la masse volumique sur lpaisseur compacte
d fc : La masse volumique sche linfrieur de la couche compacte
d m (masse volumique)
E
Epaisseuraprs
compactage
Z(profondeur) Fond de couche
Reprsentation relle de
= f (z)
4 cm du fond
d fcMasse volumique enfond de couche (E-4cm)
At tent ion : Ne pas se l imiter cette tude seulement ! !!Comparons le compactage ralis par deux compacteurs diffrents
Une apprciation de la qualit du compactage ralis ne pourra tre correctequen examinant ou en contrlant les 2 facteurs d m et d fc
Z(profondeur)
d = f(Z)compacteur A
d = f(Z)compacteur B
d m
d fc (A)
d fc (B)
Epaisseuraprs
compactage
Fond de couche
Bien que :
d m
quivalentes
d fc diffrentes
Chapitre 7 Compactage - 4 -
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Les objecti fs de la qualit
Le niveau de qualit du compactage dpend
Chapitre 7 Compactage - 5 -
Du rle et de la destinationde la couche compacter
- base
- fondation- remblai- couche de forme..
Du type de matriau compacter
- grave naturelle
- grave traite- enrob- sable.
On fixe les valeurs dedensification partir dessais
d m et d fc
Essai de laboratoire- Proctor- Duriez-
Marshall- PCG
Cas des assises de chausses et de terrassements
Couche de base
Couche de fonda.
Couche de forme
Remblai
Q2: d m 97%
d fc 95%
Q3: d m 98.5%
d fc 96%
Q4: d m 95%
d fc 92%
Q1: d m 100%
d fc 98% d ref. (OPM)
Terrassements
Assisses dechausses
d ref. (OPN)
On peut observer que plus on se rapproche de la surface de la chausse, plus les exigences sur laqualit sont svres
Adquat ion du compactage
Cette relation prendra en compte :
Matriaux/
Matriel
la diversit des sols et des matriaux utiliss en construction routire
la diversit des matriels de compactage et leur efficacit
les objectifs de qualit diffrents suivant le rle de la couche compacter
le niveau de la couche dans la structure de chausse
Il sera ncessaire :
Labo
didentifier les caractristiques des sols et matriaux
dtudier leur aptitude ou leur comportement au compactage
de connatre les compacteursMatriel leur classification, leur efficacit, leur rendement
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Schmatisation
Matriaudisponible
Rle et destinationde la couche
Essais de labo
d m , d fc
Indice qualit
Q1, Q2, Q3, Q4
ClassificationG.T.R
Compacteurprconis
Tableaudutilisation mat
x
Choix ducompacteur
Chapitre 7 Compactage - 6 -
Dbit dun compacteur
Dlaiimparti
Contrle en place d m , d fc
Composition de lateliercompactage
Cadenceremblaiement
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Chapitre 7 Compactage - 7 -
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Les Matriels de Compactage
Classification et uti lisation (tude par rapport au GTR)
Remarques prliminaires :
Les dfinitions et classifications ci-aprs font lobjet de normes (NF P 98-736)
Les compacteurs pris en compte dans ce document ont une largeur suprieure ou gale 1.30m
Les petits compacteurs (rouleaux vibrants plaques vibrantes pilonneuses) ne sont pasconsidrs dans la classification GTR
Seules les plaques vibrantes les plus efficaces sont intgres
Les diffrentes familles dengins cons idres ici sont :
Les compacteurs pneus : Pi
Les compacteurs vibrants : cylindres lisses Vi pieds dameurs VPi
Les compacteurs statiques pieds dameurs : SPi
Les plaques vibrantes : PQi
Les compacteurs pneus ( Pi )
Pour terrassements moyens ou pour des matriaux routiers surfacer
- i est le n de laclasse, il crotavec lefficacitdu compacteur
Trs mobiles ils sont utiliss pour des solsargileux sableux, les graves fines et moyennesTout lui est autoris (terrassement, coucheforme, chausse, enrob) mais moins efficaceque les vibrants
Vitesse maxi 6 km/hVitesse moyenne de travail entre 3.5 et 5 km/h
Classificationdaprs la Charge par Roue (CR)
P1 25kN < CR 40kN
P2 40kN < CR 60kN
P3 60kN < CR
Les compacteurs statiques ( pieds dameurs)Pour gros terrassements souvent tandem, parfois quip dune lame
Vitesse maxi 12 km/hVitesse moyenne de travail 6 km/h
Classificationselon la charge statique moyennepar unit de largeur du ou des cylindres pieds( M1/L)
SP1: M1/L entre 30 et 60 kg/cmSP2: M1/L > 60 kg/cm et < 90 kg/cm
Les plaques vibrantes (PQi)Utilisation pour petits travaux ou proximit douvrages.
PQ3:Mg/S entre 10 et 15 kPaClassificationde PQ1 PQ4 Le GTR prend en compte : PQ4:Mg/S > 15 kPaMgreprsente le poids de la plaque Sreprsente la surface de contact plaque/sol
Chapitre 7 Compactage - 9 -
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Les compacteurs statiques ( cylindre lisse)De moins en moins utiliss sauf pour le cylindrage denduits superficiels et le compactage denrobstrs minces < 4 cm.Les morphologies tandem ou tricycle sont les plus couramment rencontres.
L L
Tric cle Tandem
Les compacteurs v ibrants (Vi cyl indres lisses ou Vpi cylindres piedsdameurs)
Diffrentes morphologies des compacteurs vibrants :
Dsignation Descript ion Utilisation
Mono axe tract Un seul cylindre lisse ou piedsdameurs reli un chssis avecmoteur thermique pour la vibration
Remblai en forte paisseur
Automobi lemonocylindre
Un seul cylindre lisse ou piedsdameurs accoupl un essieu surpneus
Assises de chaussesCouches de formeRemblais
Tandem Deux cylindres vibrants relis par unearticulation centrale
Assises de chaussesEnrobs
Mixte vibrant-pneus Automobile monocylindre avec untrain arrire de 3 ou 4 pneus
Assises de chaussesEnrobs
Pratiquement pour toute utilisation :
Matriaux trs flottants avec objectif lev
Matriaux forte paisseur ou granulomtrie (remblais, enrochements, couches de forme) Enrobs compacter vite (temprature)
Enduit superficiel : emploi discutable
Vitesse maxi 12 km/hVitesse moyenne de travail entre 3 et 5 km/h
Classification daprs la charge statique Mapplique par largeur de cylindre Let daprs lamplitudedela vibration vide (NF P 98-761)
Cinq classes V1 V5avec deux sous-classesVmi (vibrant mono-cylindre) Vti (vibrant tandem)
Vi Vpi
Chapitre 7 Compactage - 10 -
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bit dun compacteur
Dfinition
Le dbit thorique dun compacteur est la quantit horaire de matriau Q quil est capable de densifier lobjectif qualit demand exprime :
En t/h (tonne/heure) pour les chausses et enrobs En m3/h (m3/heure) pour les terrassements
Chapitre 7 Compactage - 11 -
Commentaires
Q : quantit de matriau compacter (m3) ou (T)L : largeur du compactage (m)V : vitesse du compacteur (m/h)e : paisseur de matriau aprs compactage
d: masse volumique apparente aprs n passes (t/m3=N : nombre de passes ncessaires pour atteindre
d (objectif qualit)
L . V . e . dQ = --------------------
N
On serait tenter pour augmenter le dbit dun compacteur daugmenter la vitesse et lpaisseur dematriau mais lefficacit de densification en profondeur diminue avec la vitesse et lpaisseur
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N passesEchelle Log
1 42 8
Objectif Q2
2 km/h
4 km/h
6 km/h
Taux de compactageFond de couche %
Matriaux : grave0/20 concasse
Epaisseur : 30 cmCompacteur : VM2
90
95
100
Influence de la vitesse sur la masse volumique fond de couche d fc
Les diffrents coefficients k1 et k2LC
LL
L
Dfini tion de K2
Coefficient de rendementDbit pratique
K1 : de 0.5 0.8 suivant chantier(manuvres, arrts, encombrement)
K2 : = LCa.L
a: nombre de largeur de compacteur pourbalayer la largeur compacter arrondiau suprieur
LC : largeur de chausse compacterL : largeur du compacteur
Nota: K2 rarement pour terrassement, pluttpour chausse
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Les diffrents paramtres pour le dbit des compacteurs
Schmatisation
Tonnage rel compact (t/h)
L . V . e . dQ = -------------------- x K1 x K2
Dbit pratique
Volume rel compact (m3/h)
L . V . eQ = -------------------- x K1 x K2 N N
Chapitre 7 Compactage - 12 -
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Mthode pratique pour les remblais et les couches de forme (GTR)
Le GTR (Guide des Terrassements Routiers) dite des tableaux permettant de dterminer les dbitsdes compacteurs en fonction de leur classe et de la nature des matriaux
Les paramtres auxiliaires
Le nombre de passe n et le nombre dapplications de charge N
Une passe est par dfinition un aller et retour de compacteur
La valeur N indique dans les tableaux est le nombre dapplications de chargeLa valeur N correspond au rapport de e / (Q/S)arrondi lentier suprieur.
Dfinition de la largeur de compactage L
Elle correspond la largeur compacte et est illustre ci-dessous
L L L L/2 L/2
Chapitre 7 Compactage - 13 -
N/n = 1 N/n = 2 N/n = 1 N/n = 2
VMi VTi Pi SPTi
Le dbit par uni t de largeur de compactage Q/L
Il correspond au dbit thorique (avant application du coefficient de rendement K1)
Q/L m3/h
Q/S mV km/hQ/L = 1000 x (Q/S) x V
La valeur fournie est indicative pour des matriaux moyens et une utilisation de matriel dans desconditions normales. Q/L est recalculer si les conditions dutilisation sont diffrentes de celles dutableau (vitesse par exemple)
Elle permet de prvoir le dbit pratique attendu pour un compacteur donn par :
Qprat= k x (Q/L) x L x N/n
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Etude de cas : Dossier Recti fication de Virages
Nous allons tudier le remblai de zone R1 du dossier Rectification de Virages tudi en projet.
Rappels des donnes(CF corrig : Mouvement des terres, structures de chausse)
Quantit de matriau remblayer : 44 840 m3 (hors bretelle du Bief)Nature du remblai (CCTP) : R61, R62 ou C2 B5Couche de forme : 50 cm tout venant 0/200 provenant du R6 de D1Compactage par couches de 30 cm
Hypothses
Lentreprise dispose de trois types de compacteurs DYNAPACdans son parc matriel
Type Largeur de travail Classement Masse
CA 152D 1.676 m VM2 7.300 t
CA 252D 2.130 m VM2 10.050 t
CA 302D 2.130 m VM3 12.500 t
Valeurs issues de
la documentation technique ( disposition dans la salle) du site Internet DYNAPAC adresse dynapac.com ( disposition salle chef de travaux)
Pour traiter lexemple de la zone R1 du dossier, nous partirons sur la base que lentreprise utilise lecompacteur CA 302Dpour un matriau R61. (rendement k = 0.7)
Analyse du tableau de compactage pour l u ti lisat ion du matriau en remblai R61(cf page96 du GTR)
Extrait du tableau correspondant notre cas (R61 / VM3)
Chapitre 7 Compactage - 14 -
Remarques
Valeur constante (en m) quelque soit le choix dpaisseur
Valeurs extrmes en relation avec VColonne de droite e leve V faibleColonne de gauche dbit maximal avec V leve et e fixe 0.30 mNombre dapplication de charges (= arrondi > de e rel / (Q/S)si e = 0.40 m N = 0.40/0.09 = 4.44 soit 5Et V = V x e (colonne droite) / e (chantier)Soit (2 x 0.55) / 0.40 = 2.75 km/h
Dbit par mtre de largeur Q/L = 1000 x V x (Q/S)
Q/S
Energie decompactagemoyenne
e
V
0.30
3.5
0.55
2
N 4 7
Q/L 315 180
Dbit pratique Qprat = k x (Q/L) x L x (N/n)
0.09
V3
Pour le remblai R1
Qprat = k x (Q/L) x L x (N/n) Avec : k = 0.7Q/L = 315L = 2.13
Qprat = 0.7 x 315 x 2.13 x 1 = 470 m3/h N/n = 1
On peut ainsi valuer le nombre de compacteurs ncessaires connaissant soit :
la cadence de chantier (dbit de remblayage)
la cadence de lusine de traitement
tout en tenant compte du dlai imparti
En R1 : 44840 m3 soi t avec un seul compacteur un dlai de 4 4840 / (470 x 8) = 12 jours