influence des conditions de mise en œuvre des composites

Mémoire de fin d’études :

Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.

I

Sous la direction de : M. Ismaïla GUEYE

M. Raffaele VINAI

Présenté par:

YACOUB Azibert Mahamat Saleh

Influence des conditions de mise en œuvre des

composites latérite/ciment sur la durabilité

des couches de base.

Pour l’obtention du diplôme en master d’ingénierie de l’eau et de l’environnement

Option : Génie Civil



YACOUB Azibert Mahamat Saleh Promotion 2009-2010

II Année académique 2009/2010

Sommaire

AAAVVVAAANNNTTT---PPPRRROOOPPPOOOSSS .................................................................................................................................................. 2

RRREEESSSUUUMMMEEE ................................................................................................................................................................ 3

III ... IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCTTTIIIOOONNN GGGEEENNNEEERRRAAALLLEEE .................................................................................................................... 7

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE111::: EEETTTAAATTT DDDEEE LLL’’’AAARRRTTT ........................................................................................................................... 9

II.. CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess ssoollss llaattéérriittiiqquueess .............................................................................................................12

II..11 MMaattéérriiaauuxx àà ll''oorriiggiinnee ddeess llaattéérriitteess ................................................................................................................ 12

II..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess llaattéérriitteess ....................................................................................................................... 12

II..33 PPrroocceessssuuss dd''aallttéérraattiioonn ggééoocchhiimmiiqquuee ............................................................................................................. 13

II..44 CCaarraaccttéérriissttiiqquuee pphhyyssiiqquuee eett MMoorrpphhoollooggiiee ................................................................................................... 13

II..44..11.. DDiifffféérreennttss pprrooffiillss llaattéérriittiiqquueess ........................................................................................................................................................................................................................1133

II..44..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess ....................................................................................................................... 14

II..44..33 CChhiimmiiee eett MMoorrpphhoollooggiiee ..............................................................................................................................................................................................................................................1144

II..55 UUttiilliissaattiioonn ddee llaa llaattéérriittee DDaannss lleess ttrraavvaauuxx ppuubblliiccss ....................................................................................... 15

IIII.. SSttaabbiilliissaattiioonn oouu aamméélliioorraattiioonn aauu cciimmeenntt eett ssoollss-- cciimmeenntt ................................................................................16

IIII..11 GGéénnéérraalliittéé ................................................................................................................................................. 16

IIII..22 CCrriittèèrreess ddee ccoonnvveennaannccee ........................................................................................................................... 16

IIII..33 LLee lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee cciimmeenntt ..................................................................................................................................................................................................................................1177

IIII..33..11 LLeess aaccttiioonnss dd’’uunn cciimmeenntt ..........................................................................................................................................................................................................................................1188

IIII..33..22 AAccttiioonnss eett aavvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt ......................................................................................................1188

IIII..33..44..22 AAvvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt ..................................................................................................................................1199

IIII..33..44..22..11 AAvvaannttaaggeess tteecchhnniiqquueess ....................................................................................................................................................................................................................................1199

IIII..33..44..22..22 AAvvaannttaaggeess ééccoonnoommiiqquueess ............................................................................................................................................................................................................................2200

IIII..33..44..22..33 AAvvaannttaaggeess eett iinnccoonnvvéénniieenntt eennvviirroonnnneemmeennttaauuxx ....................................................................................................................................................2200

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 222 ::: CCCAAARRRAAACCCTTTEEERRRIIISSSTTTIIIQQQUUUEEESSS GGGEEEOOOTTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEESSS DDDEEESSS LLLAAATTTEEERRRIIITTTEEESSS,,, EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDUUU LLLIIIAAANNNTTT CCCIIIMMMEEENNNTTT .............................................................................................................21

II.. ggrraavveelleeuuxx llaattéérriittiiqquueess -- ccaarraaccttéérriissttiiqquueess ggééootteecchhnniiqquueess ...................................................................... 21

II..11 GGéénnéérraalliittéé .................................................................................................................................................... 21

II.. 22 TTrraavvaauuxx ddee tteerrrraaiinn ...................................................................................................................................... 21

II..33 lleess ttrraavvaauuxx aauu llaabboorraattooiirree ............................................................................................................................ 21

II..33 ccaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess eett ddeessccrriippttiioonnss ddeess ddiifffféérreennttss eessssaaiiss .................................................................. 23

II..33..11 AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee ppaarr ttaammiissaaggee -- NNFF PP 9944--005566 ........................................................................................................................................2233

II..33..22 LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511 ........................................................................................................................................................................................2233

II..33..33 LLaa VVaalleeuurr aauu bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee :: NNFF PP 9944--006688 ................................................................................................................................................................2233




III

II..33..44 PPooiiddss ssppéécciiffiiqquuee NNFF PP 9944-- ......................................................................................................................................................................................................................................2233

II..33..55 TTeenneeuurr eenn mmaattiièèrree oorrggaanniiqquuee :: NNFF PP 9944--004477 ..........................................................................................................................................................................2233

II..33..66 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddee ssooll ..........................................................................................................................................................................................................................................................2233

IIII.. EETTUUDDEE DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN DDUU LLIIAANNTT CCIIMMEENNTT ................................................................... 24

IIII..11 DDeessccrriippttiioonn dduu lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee uuttiilliisséé ..................................................................................................... 24

IIII..22 PPrrééppaarraattiioonn ddeess mmééllaannggeess àà ccoommppaaccttéé ........................................................................................................ 25

IIII..22..11 TTaammiissaaggee ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................2255

IIII..22..22 TTeenneeuurr eenn eeaauu :: NNFF PP 9944--005500 ........................................................................................................................................................................................................................2255

IIIIII.. LLEESS EESSSSAAIISS DDEE RREESSIISSTTAANNCCEESS ..................................................................................................... 25

IIIIII..11 EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé :: NNFF PP 9944--009933 .................................................................................................... 25

IIIIII..22 IInnddiiccee CCBBRR :: NNFF PP 9944--007788 ........................................................................................................................ 26

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE ::: 333 PPPRRREEESSSEEENNNTTTAAATTTIIIOOONNN RRREEESSSUUULLLTTTAAATTT DDDEEESSS EEESSSSSSAAAIIISSS EEETTT DDDEEE LLL’’’EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDEEE CCCIIIMMMEEENNNTTT ................................................................................................................................................................27

II.. IIDDEENNTTIIFFIICCAATTIIOONNSS DDEESS PPRROOPPRRIIEETTEESS PPHHYYSSIIQQUUEESS ..................................................................................... 27

II..11 TTeenneeuurr eenn eeaauu iinniittiiaallee .................................................................................................................................. 27

II..22 RRééssuullttaatt dd’’AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee ........................................................................................................... 27

II..33 RRééssuullttaatt ddee LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511 ................................................................................... 28

II..55 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ssoollss ffiinnss .......................................................................................................................... 29

II..55..11 SSyynntthhèèsseess ddee ccllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ccaarrrriièèrreess ......................................................................................................................................................................................3300

II..66 VVaalleeuurr ddee bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee ....................................................................................................................... 30

IIII.. PPRREESSEENNTTAATTIIOONN DDEESS RREESSUULLTTAATTSS DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN .............................................................................. 30

IIII..11 DDéétteerrmmiinnaattiioonn ddee rrééfféérreennccee ddee ccoommppaaccttaaggee ddee llaattéérriittee :: EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé ......................................... 30

IIII..11..11 CCaarrrriièèrree CCCC33DD ......................................................................................................................................................................................................................................................................3300

IIII..22..22 CCaarrrriièèrree YYIIMMDDII ..................................................................................................................................................................................................................................................................3311

IIII..33 RReessiissttaannccee àà llaa ccoommpprreessssiioonn ssiimmppllee aapprrèèss ccuurree ddeess sséérriieess ......................................................................... 32

IIII..33..11 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess àà 00 %% ddee cciimmeenntt ..............................................................................................................3322

IIII..33..22 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess aamméélliioorrééeess àà 22%% eett 33 %%ddee cciimmeenntt ..................................................3322

IIII..44 IInnddiicceess CCBBRR ............................................................................................................................................... 33

IIII..55 TTeenneeuurr eenn eeaauu ............................................................................................................................................. 35

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 444 ::: TTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEE DDDEEE MMMIIISSSEEE EEENNN ŒŒŒUUUVVVRRREEE DDDEEE CCCOOOMMMPPPOOOSSSIIITTTEEE ..........................................................36

II..11 MMaattéérriieellss ddee ttrraannssppoorrtt eett ddee ssttoocckkaaggee ddeess lliiaannttss .......................................................................................... 36

II..11..11 CCaass ppaarrttiiccuulliieerr ddee ttrraaiitteemmeenntt eenn ppllaaccee:: lliiaanntt eenn ssuussppeennssiioonn aaqquueeuussee ..........................................................................................3366

II..11..22 CCaass ddeess ((ppeettiittss)) cchhaannttiieerrss «« rruussttiiqquueess »»:: cciimmeenntt eenn ssaaccss ......................................................................................................................................3366

II..22 MMaattéérriieellss dd’’ééppaannddaaggee .................................................................................................................................. 37

II..22..11 TTyyppeess dd’’ééppaannddeeuurrss ............................................................................................................................................................................................................................................................3377

II..22..22 PPrréécciissiioonn ddee ll’’ééppaannddaaggee ............................................................................................................................................................................................................................................3377




IV

II..33 MMaattéérriieellss ddee pprrééppaarraattiioonn ddeess ssoollss ................................................................................................................ 38

II..44 MMaattéérriieellss ddee mmaallaaxxaaggee ................................................................................................................................. 38

II..55 MMaattéérriieellss dd’’aarrrroossaaggee .................................................................................................................................... 39

II..66 MMaattéérriieellss ddee ccoommppaaccttaaggee ............................................................................................................................. 40

II..77 MMaattéérriieellss ddee rrééggllaaggee .................................................................................................................................... 40

II..88 ÉÉmmiissssiioonnss ddee ppoouussssiièèrreess .............................................................................................................................. 41

II..88..11 PPrréévveennttiioonn eett pprrééccaauuttiioonnss lloorrss ddeess ooppéérraattiioonnss ....................................................................................................................................................................4411

II..88..22 UUttiilliissaattiioonn ddee lliiaanntt ssoouuss ffoorrmmee ddee ssuussppeennssiioonn ......................................................................................................................................................................4411

IIII.. CCOONNDDIITTIIOONN EETT PPRROOCCEEDDEESS PPOOUURR LLAA MMIISSEE EENN OOUUEEVVRREE ............................................................41

IIII..11 PPrrééppaarraattiioonn ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee ...................................................................................................................... 42

IIII..11..11 SSttaabbiilliissaattiioonn eenn ppllaaccee ..................................................................................................................................................................................................................................................4422

IIII..11..22 DDééccoohhééssiioonn dduu ssooll eenn ppllaaccee ................................................................................................................................................................................................................................4422

IIII..11..33 ÉÉlliimmiinnaattiioonn ddeess éélléémmeennttss ttrroopp ggrrooss eett hhoommooggéénnééiissaattiioonn ddeess mmaattéérriiaauuxx ..............................................................................4433

IIII..11..44 AAjjuusstteemmeenntt ddee ll’’ééttaatt hhyyddrriiqquuee dduu ssooll ..............................................................................................................................................................................................4433

IIIIII.. ÉÉPPAANNDDAAGGEE DDUU LLIIAANNTT EETT MMAALLAAXXAAGGEE .............................................................................................43

IIIIII..11 EEppaannddaaggee dduu lliiaanntt ..................................................................................................................................... 43

IIIIII..22 LLee mmaallaaxxaaggee .............................................................................................................................................. 44

IIVV.. LLEE CCOOMMPPAACCTTAAGGEE ....................................................................................................................................45

IIVV..11 CCoommppaaccttaaggee ppaarrttiieell ................................................................................................................................... 45

IIVV..22 DDiissppoossiittiioonnss nnéécceessssaaiirreess ........................................................................................................................... 46

CCOONNCCLLUUSSIIOONN GGEENNEERRAALLEE ...............................................................................................................................47

BBBiiibbblll iiiooogggrrraaappphhhiiieee .........................................................................................................................................................49

111eeerrr... DDDooocccuuummmeeennntttsss dddeee rrréééfffééérrreeennnccceeesss eeettt ttteeeccchhhnnniiiqqquuueeesss ............................................................................................ 49

222eee... ttteeexxxttteeesss nnnooorrrmmmaaatttiii fffsss ................................................................................................................................... 49

CCChhhaaapppiii ttt rrreee555 ::: AAAnnnnnneeexxxeeesss ..............................................................................................................................................51




V

LLLiiisssttteee dddeeesss tttaaabbbllleeeaaauuuxxx

Tableau 1. Resistance des sols traités en ciment 10Tableau 2. Resistance des sols traités en ciment selon CEBTP 10Tableau 3. Elément d'identification du matériau terre 10Tableau 4. Résistance en compression simple après cure 11Tableau 5. Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment 17Tableau 6 Situation des carrières de latérites utilisé 22Tableau 7. Récapitulatif de l'analyse granulométrique 28Tableau 8. Limites d'Atterberg YIMDI 29Tableau 8. Limites d'Atterberg CC3D 29Tableau 10. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment 31Tableau 11. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment 31Tableau 12. Resistance à la compression simple à 0% de ciment 32Tableau 13. Resistance à la compression simple à 2% de ciment 32Tableau 14 Récapitulatif des essais à la compression simple 33Tableau 16. Teneur en eau avant et après le moulage 35Tableau 17: Notation des critères pour l’épandage des liants 38

LLLiiisssttteee dddeeesss fffiiiggguuurrreeesss

Figure 1. Courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindrique ............................................................................. 11Figure 2. Coupe géologique d’un sol latéritique ................................................................................................... 13Figure 3. Influence du traitement au ciment sur les caractéristiques de latérite (YACOUB, 2010). .................... 19Figure 4. Situation géographique des carrières ..................................................................................................... 22Figure 5. Eprouvettes confectionné et exposé à l'air ............................................................................................ 25Figure 6. Avant imbibition des éprouvettes à l’eau .............................................................................................. 26Figure 7. Limites granulométriques des matériaux stabilisables au ciment selon HRB ....................................... 27Figure 8. Fuseau granulométrique selon UNESCO .............................................................................................. 28Figure 9. Classification des sols fins .................................................................................................................... 29Figure 10. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente .................................................. 30Figure 11. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente .................................................. 31Figure 12. Courbe de la résistance à la compression simple ................................................................................ 33Figure 13.Appareil de poinçonnement à 50kN ..................................................................................................... 34Figure 14. Courbe CBR à 2% et 3% de ciment .................................................................................................... 34Figure 15.Type d’épandeur ................................................................................................................................... 37Figure 16. Indicateur de bord ................................................................................................................................ 38Figure 17. Malaxeur ROTOSTAB 525 ................................................................................................................ 39Figure 18. Type d’arroseur ................................................................................................................................... 40Figure 20. Type de compacteur ............................................................................................................................ 40Figure 20. Épandage du liant en sac ..................................................................................................................... 44Figure 21. Malaxeur ROTOSTAB en exécution .................................................................................................. 45




VI

RRReeemmmeeerrrccciiieeemmmeeennnttt

Gloire et honneurs soient rendus à Dieu le tout puissant qui nous a protégés durant la période du

mémoire de fin d’études et par la grâce de qui ce rapport a pu être élaboré.

Ce travail ne saurait être une œuvre solitaire. Plusieurs personnes, de près ou de loin, ont contribué à

sa réalisation. Je voudrais ici leur exprimer notre profonde gratitude. Cette gratitude va tout

premièrement à mes encadreurs Mr Ismaïla GUEYE Chef d’UTER Infrastructures et Science de

Matériaux et Mr Raffaele VINAI qui n’ont pas lésiné sur les moyens pour que ce projet soit le plus

concret possible et à l’ensemble du corps professoral, pour les savoirs techniques et professionnels

qu’il m’a dispensé.

Nous tenons a remercié le LNBTP (Laboratoire Nationale de Travaux Publics) pour leur

collaboration et contribution à la réalisation de ce projet de recherche ; ainsi que son personnel

technique.

Nous remercions aussi du fond de cœur :

Tous nos amis et collègues du cycle master auxquels nous réitérons nos gratitudes pour leur soutien et

encouragement continus. Que Dieu leur soutienne aussi dans leur effort.

Tous les étudiants du 2iE qu’ils trouvent aussi leur part.

Toute ma famille respective qui m’adonné toujours sans cesse leur soutien financier, moral et aussi

spirituel. Que la paix et la quiétude leur soit rendu comme récompense.




2

AAAVVVAAANNNTTT---PPPRRROOOPPPOOOSSS Construire et entretenir son réseau d’infrastructures, le Burkina Faso puise annuellement des milliers

de tonnes de granulats dans ses réserves naturelles selon le ministère de l’infrastructure. Ce

phénomène n’est pas unique, on le retrouve dans tous les pays du monde. Les impacts sur le milieu

naturel ne sont pas négligeables. Citons entre autres :

la perturbation des écosystèmes sur les sites d’extraction des matériaux;

la réduction des réserves en granulats ;

l’extraction, le transport et la mise en décharge des matériaux impropres à l’utilisation en

technique routière;

les nuisances générées par les transports et les risques induits par le trafic des véhicules ;

Or, il est possible d’atténuer ces impacts tout en réalisant des économies substantielles, en considérant

les matériaux des sites à aménager comme un gisement que l’on peut valoriser par un traitement aux

ciments ou aux liants hydrauliques routiers. Aujourd’hui, l’une des principales filières de valorisation

est le traitement des matériaux naturels en place.

Cette filière présente les avantages suivants :

• Avantages environnementaux: préservation des ressources naturelles en granulats nobles et

réduction de la consommation énergétique et des émissions de gaz en raison de la réduction des

transports de matériaux;

• Avantages économiques : le plus souvent moins chère que les techniques traditionnelles;

• Avantages techniques: performante, durable, sûre et codifiée (guides, normes, etc.).

La profession, dans son ensemble, a été très tôt sensible a tout mis en œuvre pour optimiser

l’exploitation des ressources naturelles (énergie, matière), limiter ses propres rejets dans

l’environnement, etc.

Comme le traitement des sols en construction routière est une technique parfaitement au point,

qui répond aux besoins actuels et futurs, elle est donc appelée à se développer en travaux de

terrassements et en assises de chaussées. D’où l’intérêt de disposer d’un seul guide rassemblant

l’ensemble des connaissances acquises depuis une trentaine d’années.

Dans ce document, nous avons donc traité tous les aspects techniques relatifs à la technique de

traitement des sols jusqu’à la mise en œuvre et contrôle, et ceci dans les domaines d’assises de

chaussées.




3

RRREEESSSUUUMMMEEE Le graveleux latéritique est un matériau de l’altération des roches dans les régions intertropicales. Il

fait partie de la grande famille des latérites dont les conditions de formation sont dues :

o Au climat : alternance de saison pluvieuse et de saison sèche plus ou moins longue, la

pluviométrie et sa répartition, la température qui doit être chaude,

o A la végétation,

o A la géologie : nature de la roche mère,

o A la topographie qui conditionne le drainage.

La combinaison variable de ces différents facteurs crée nécessairement des matériaux à texture,

composition et caractéristiques variables.

Sur le plan géotechnique ce graveleux latéritique est de classe granulaire 0/25 avec des fractions

variables de tailles de particules.

Ce matériau comporter de teneurs en matière organiques faibles (< 1%) et un gonflement faible (<3%)

il est ce pendant sensible à l’imbibition. L’indice de portante CBR du matériau est souvent très en deçà

de la limite de 80% retenu pour la constitution d’une couche de base selon les spécifications.

Le matériau est traité au ciment. La méthode de dimensionnement du matériau traité au ciment est

toujours celle du CBR qui postule la ruine de la chaussée par poinçonnement.

Le traitement des sols est une technique très ancienne, dont l’application tant au niveau des travaux de

terrassement qu’au niveau de la réfection des routes connaît actuellement un essor très important au

niveau international.

Suite aux études de dosage de ciment le meilleur résultat obtenu est celui de 3% de ciment avec une

valeur de CBR de 258% pour un opm CBR de 95% ce pourcentage représente une résistance à la

compression simple de 0,413 MPa. Ces valeurs obtenues répondent aux exigences techniques (norme).

Le traitement au ciment a un certain nombre d’effet :

On constate une réduction de la plasticité du matériau par calcification des fines ;

La résistance à la compression est sensible à l’énergie de compactage, entraine une

augmentation d’énergie de 95% à 100% entraine une augmentation de Rc et CBR de plus de

20%.




4

Un des problèmes le plus important est la technique de mise en œuvre de composite avec l’évolution

de technologique des matériels de grand puissance son disposé a exécuté le sol traité.

Quelque recommandation pour avoir une connaissance plus approfondit sur le comportement du

matériau traité :

Nombre d’essai insuffisant ;

Planche d’essai expérimental avec suivi dans le temps sur un tronçon de route pour étudier le

comportement des matériaux sous trafic;

Réalisé sur la litho-stabilisation pour le cas de la carrière de CC3D en vue d’amélioration la

squelette du sol ;

Dans la phase d’exécution il faut insister sur l'homogénéisation des mélanges latérite - ciment

en évitant les traînées de ciment non incorporées dans la latérite, tenir compte de la teneur en

eau optimal recommandé par la courbe Proctor.

MMMOOOTTTSSS---CCCLLLÉÉÉSSS

Le graveleux latéritiques, formulation de ciment, traitement au ciment, technique de mise en œuvre




5

ABSTRACT

The gravelly lateritic soil is the result of the deterioration of the rocks in the intertropical areas. It belongs to the brood prop of the grounds as lateritic whose conditions of formation are due:

With the climate: alternation of rainy season and season dries more or less long, pluviometry

and its distribution, the temperature which must be elevate,

With the vegetation,

With geology: nature of the bed rock,

With the topography which conditions the drainage.

The combination of these factors creates of course materials with texture, composition and

characteristics variable.

From the geotechnical point of view gravel lateritic show a size range 0/25 with variable fractions of

sizes of particles.

This material to comprise low contents of matter organic (< 1%) and a weak swelling (<3%) behavior

can be absence being sensitive to the imbibition. The index of bearing CBR of material in on this side

limit of 80% is often much retained for the constitution of a base course according to the

specifications.

The material is treated with cement. The dimensioning method of material treated with cement is

always that of the CBR which postulates the ruin of the roadway by punching.

The soil stabilization is a technique, whose application so much to the level of excavation work as well

as for roads currently very important great strides with the international level.

Following the studies of cement proportioning the best result obtained is that of cement 3% with a

value of CBR of 258% for a CPM CBR of 95% this percentage represents a compressive strength

simple of 0,413 MPa. These values obtained fulfill the technical requirements (standard).

The treatment cement has a certain number of effects:

One notes a reduction of the plasticity of material by calcification of fines;

The compressive strength is sensitive to the energy of compaction, involves an increase in

energy from 95% to 100% involves an increase in Rc and CBR of more than 20%.

One of the problems most important is the technique of implementation of composite with the

development of the materials of large power its laid out carried out the treated ground.




6

Some recommendation to have knowledge more deepens on the behavior of treated material:

Insufficient number;

Board of experimental test with follow-up in time on a section of road to study the behavior of

materials under traffic;

Carried out on lithography-stabilization in the case of the career of CC3D for improvement the soil

composition;

In the production run it is necessary to insist on the homogenization of the laterite mixtures -

cement by avoiding the trails of cement nonbuilt-in the latérite, to take optimal account of the water

content recommended by the Proctor curve.

KKKEEEYYY WWWOOORRRDDDSSS

Treatment of gravelly cement; formulation of cement; technique of implementation.




7

III... IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCTTTIIIOOONNN GGGEEENNNEEERRRAAALLLEEE

En Afrique tropicale et équatoriale, les formations latéritiques représentent les plus abondantes

ressources de matériaux «économiquement» disponibles. Elles sont utilisées comme corps de

chaussée. Les raisons en sont : le fait que ces formations affleurent dans la plus grande partie de ces

régions, leurs caractéristiques géo-mécanique et leur exploitabilité plus facile que certaines formations

cristallines (le basalte par exemple, qui est employé comme couche de chaussée).

Au Burkina Faso, il a été observé une augmentation généralisée du niveau du trafic routier et une

rareté des matériaux latéritiques de bonne qualité. Ceci limite la disponibilité de ces matériaux qui sont

très usités dans la réalisation des assises plus précisément la couche de base de la chaussée.

La politique actuelle dans la plupart des pays ayant les problèmes de construction, est la recherche des

solutions techniques et économiques pour satisfaire aux exigences et aux besoins du point de vue

construction.

Pour y remédier, une des solutions est un recours à :

l’amélioration des latérites au ciment afin d’utilisé moins les réserves naturelle ;

faire la litho-stabilisation.

Le traitement des sols aux ciments pour l'exécution des couches d’assise en particulier la couche de

base s'est développée rapidement ces dernières années grâce aux progrès technologiques, à

l’accroissement du trafic et à l'intérêt porté à l'environnement.

La recherche développée au Laboratoire de Génie civil du 2iE et de LNBTP (Laboratoire

Nationale de Travaux Publics) a pour but de mettre en valeur les matériaux locaux, pour leur emploi

dans le domaine de construction.

Cette recherche a pour objectif d’obtenir à partir du dosage un mélange présentant de meilleures

performances géotechniques sur la durabilité des couches de bases.

Les matériaux composites disposent d'atouts importants par rapport aux matériaux traditionnels. Ils

apportent de nombreux avantages fonctionnels : résistance mécanique vis-à-vis de la déformabilité et

chimique, maintenance réduite. Ils permettent d'augmenter la durée de vie de structure grâce à leurs

propriétés mécaniques et chimiques.

La recherche développée au Laboratoire de Génie Civil (L.G.C) du 2iE a pour but de mettre en

valeur les matériaux Locaux, par leur emploi dans le domaine des constructions de façon à conduire à

un habitat économique. Ainsi cette étude sera faite sur ce composite afin de déterminer le pourcentage




8

de stabilisant (ciment) favorable à la résistance mécanique et dans le but de diversifier les solutions

techniques à apporter à la réalisation des corps de chaussées.

Il est présenté, dans ce mémoire, les résultats et analyses relatives sur les possibilités d'utilisation des

latérites améliorés au ciment en couches d'assise notamment la couche de base de chaussée de plus il

sera analyser la mise en œuvre de ce composite tout en spécifiant les techniques et les mesures qu’il

faut prendre en compte pour une bonne exécution.

La présente recherche a pour objectif principale d’étudier l’influence des conditions de mise en œuvre des

composites latérite-ciment sur la durabilité des couches de bases.

Le traitement latérite-ciment est axé sur les objectifs suivants :

Etudier le comportement mécanique la durabilité et la sensibilité du sol latéritique cru et du sol

stabilisé ;

L’objectifs secondaire est la vulgarisation de la technique de stabilisation de sols latéritique au

ciment qui consiste à améliorer le sol en place en le mélangeant avec du ciment ;

Le troisième objectif est d’envisager les techniques et les conditions de mise en œuvre.

Le contenu du mémoire englobe les chapitres suivants :

Le premier chapitre est consacré dans un premier temps sur l’état de l’art dans cette partie il sera

présenté quelques constats des auteurs (à titre d’exemple MININ MESSOU) qui a fait de recherche

sur l’amélioration de sol latéritique au ciment sur la couche de base et d’autre recherche qui on été

faite au Nigéria, et ensuite une étude bibliographique. Ensuite une généralité sur la latérite et le liant hydraulique ciment. Dans la généralité sur la latérite

l’accent est mis sur les caractéristiques des latérites. Pour le cas du liant hydraulique ciment un bref

aperçu sera fait sur les actions d’un ciment ; sur les limites d'emploi des sols susceptibles d'être traités et

également sur l’action du ciment sur les sols latéritique ainsi nous apporterons quelques précisions sur le

mode d’utilisation de la latérite dans les travaux publics font l'objet d’une étude bibliographique.

deuxième chapitre est essentiellement consacré sur la caractérisation géotechniques des latérites

crus.

Le troisième chapitre comporte les résultats des essais d'identifications et la présentation des

résultats de sols-ciment.

Le quatrième chapitre décrit les procèdes pour la mise en œuvre, d’identifier quelques techniques de

mise en œuvre de sols-ciment et aussi précisé les matériels utilisé pour ce traitement.

Une conclusion générale et des discussions (recommandation) sur les critères de spécification

technique pour une meilleure optimisation des composite et une meilleur condition de mise en œuvre.

Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de

base.


9

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE111::: EEETTTAAATTT DDDEEE LLL’’’AAARRRTTT

Cette phase avait pour but la collecte d’informations et la recherche de la documentation nécessaire

pouvant orienter l’étude.

Cette recherche a conduits successivement :

Au centre de documentation et d’information de l’institut internationale d’ingénierie de l’eau et de

l’environnement (2iE);

Au Laboratoire Nationale de Bâtiment et de Travaux Publics (LNBTP);

Au laboratoire de la mécanique des sols du 2iE ;

Et de recherche bibliographique sur l’internet.

Quelques ouvrages et publications ont été consultés, pour compléter ou appuyer nos idées. La liste des

documents consultés se trouve dans la bibliographie de la présente étude.

EEttuuddeess ddeess rreecchheerrcchheess eeffffeeccttuuééss pprrééccééddeemmmmeenntt ssuurr lleess ggrraavveelleeuuxx llaattéérriittiiqquueess

Le traitement au ciment de graveleux latéritiques pour couche de base est maintenant très

classique et plusieurs études lui ont été consacrées. Des recherches ont été faites à l’université Amhadou

Bello (1995) et Osula (1995) au Nigeria ont montré l'efficacité du ciment comme modificateur pour un

sol latéritique.

Des recherches ont été faites par MENIN Messou (1980) sur le comportement mécanique d’une

couche de base en graveleux latéritique amélioré au ciment : cas des routes de côte d’ivoire faisant

l’objet de son thèse. Quelques constants on été faites ; le traitement au ciment a un certain nombre

d’effets :

Une réduction de la plasticité du matériau par la calcification des fines ;

Augmentation des teneurs en eau de moulage supérieur à l’optimum (Wopt + 2%) qui n’affect pas

de manière sensible la portance ;

Augmentation de la résistance à la compression et à la traction sont très sensible à l’énergie de

compactage, une augmentation d’énergie de 95 à 100% de l’omp entraine une augmentation de Rc

et CBR de plus de 30%.

Augmentation du retrait en conditions locales qui peut créer des micro-fissures au contact pate-

grain.

La résistance à la compression et à la traction croit avec l’âge. A 7 jours Rc atteint 46% de sa

valeur à 90 jours, cette valeur obtenue pour les matériaux utilisée est de l’ordre de 40 bars. La Rt

est faible de l’ordre de 2 bars pour 4% de ciment et 90 jours.


base.


10

Etant une recherche qui a été réalisé par des chercheurs nous ne faisons que refaire en apportant une

amélioration au ciment tout en variant le pourcentage de poids en ciment.

En cote d’ivoire avant l’avènement du manuel pour les chaussées dans les pays tropicaux en 1972 du

C.E.B.T.P., le CBR minimum exigé après 4 jours d’imbibition en laboratoire est de 200 (sols-ciment).

Les critères communément retenu sur les sols traités au ciment en fonction du trafic et de la

couche sont :

Couche Resistance à la compression à 7 jours de cure kg/cm²

CBR 4 jours eau Gonflement

Perte en poids dans l’essai, humidification séchage en %

Fondation en base pour un trafic léger (100 - 200)

7-14 50 -150 2 10

Base pour un trafic lourd (100 - 800) 14-56 200 - 600 2 14

Tableau 1. Resistance des sols traités en ciment

Recommandation du manuel de Dimensionnement de chaussées pour les Pays Tropicaux du CEBTP dans

le cas des graves latéritiques traités au ciment. Sont montrées au tableau 2.

Couche Resistance à la compression 7 jours de cure kg/cm²

CBR 3 jours air +4 jours eau

Fondation 5 – 10 70 – 100 Base 15 - 25 160 – 200

Tableau 2. Resistance des sols traités en ciment selon CEBTP

A. Hakimi et al. (1998) ont réalisé des essais de compactage statique sur éprouvettes cylindrique.

Tableau 3. Elément d'identification du matériau terre

Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches

de base.

11

Figure 1. Courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindrique

(Fc ; 20bars) à gauche et (Fc ; 50bars)

On observe une baisse de la densité avec l’accroissement du pourcentage de ciment.

• Les paramètres de fabrication

Les paramètres de fabrication de chaque série d'éprouvettes définie précédemment, à savoir la teneur en

eau optimale de compactage statique (Wocs) et la densité sèche maximale (γdi), sont déduits des

courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindriques de fig. 2 représentant les résultats des 6 essais de

compactage statique réalisé avec le matériau terre identifié au tableau 3, et mélangé successivement aux

quantité de ciment correspondant aux taux arrêtés précédemment.

• Résultat de résistance en compression simple après cure des séries extrêmes E (20, 4%)

Un échantillon de 5 éprouvettes identiques de la série minimale E (20 ; 4 %), âgés de 21 jours et ayant

subi la cure définie précédemment, a fait l'objet d'un essai de compression dont les résultats sont

consigné dans le Tableau 4.

Tableau 4. Résistance en compression simple après cure


base.


12

II.. CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess ssoollss llaattéérriittiiqquueess Suggéré par Buchanan (1807) le nom latérite provient du mot latin later qui signifie brique.

Le nom latérite a fait l’objet de plusieurs définitions. En pédologie par exemple le terme latérite, trop

général, est remplacé par des dénominations multiples qui reflètent la spécifié des sols : sols

fersiallitiques, ferrugineux ou ferralitiques.

D’après Mukerji la définition citée dans le traité de construction en terre (Hugo Houben, Hubert

Guillaud) : “Les latérites sont des terres très altérées, qui contiennent des proportions importantes mais

très variables d’oxydes de fer et d’aluminium, ainsi que de l’oxyde de silice (quartz) et d’autres

minéraux.

Le sens large désigne l'ensemble des matériaux, meubles ou indurés, Les sols latéritiques utilisables en

Techniques routières sont les graveleux latéritiques ; le graveleux latéritique tel qu’il a été défini est

géotechniquement un sol meuble de classe granulaire 0/20 à 0/40 comportant de 10 à 35% de fines

passant au tamis de 80 µm et un « squelette » (refus sur le tamis de 2mm) de 20 à 60% .

On trouve des latérites surtout en domaine intertropical. Elles recouvrent 33% des continents.

II..11 MMaattéérriiaauuxx àà ll''oorriiggiinnee ddeess llaattéérriitteess Une latérite peut se former à partir de n'importe quel type de roche, mais seulement si le climat est

tropical sur une période prolongée.

II..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess llaattéérriitteess L'altération des roches à l'origine des sols latéritiques donne lieu à la création de complexes d'altération

de deux formes :

• Argiles : les argiles formées dépendent du taux de lessivage subi par la roche

• Oxydes de fer et d'aluminium

Les latérites présentent plusieurs traits caractéristiques sur le plan morphologique, chimique et

minéralogique.

Un profil d'altération typique des massifs latéritiques contient les grands ensembles suivants (du haut

vers le bas du profil d'altération) voir figure 2:

• Cuirasse et carapace : formation massive à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, kaolinite

• Formation tachetée : formation nodulaire à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, kaolinite

• Saprolite fine ou lithomarge : zone saturée d'eau à quartz, marquée par la dominance des

minéraux secondaires d'altération

• Saprolite grossière ou arène : formation dominée par la nature de la roche mère, possédant des

fragments de roche et des minéraux primaires en grains séparés

• Roche mère silico-alumineuse


base.


13

Plus on se trouve haut dans le profil, plus le taux d'altération chimique est élevé et plus la présence

d'argiles est marquée. Les épaisseurs ont des tailles variables, et peuvent aussi bien être de quelques

mètres que supérieures à 100 mètres.

Figure 2. Coupe géologique d’un sol latéritique B1 - Cuirasse compacte, rocheuse, vacuolaire, épaisse de 30 à 70cm

B - Argile latéritique de couleur rouge jaune au rouge vif dans laquelle la teneur SiO2/Al2O3

augmente progressivement depuis 0,6 au sommet jusqu'à la base épaisse de 70à 150 cm, ce qui indique

l'augmentation et la prédominance de l'argile (sillicate d'alumine) sur les hydroxydes.

C – Granite-roche mère cette roche et surtout les gravillons constituent un excellent matériau d'empierrement.

II..33 PPrroocceessssuuss dd''aallttéérraattiioonn ggééoocchhiimmiiqquuee Le mécanisme chimique mis en jeu dans l'altération des roches saines donnant des latérites est

l'hydrolyse totale. Une réaction engendre la destruction de tous les minéraux primaires et la libération de

leurs constituants, l'élimination des cations essentiels et d'une partie de Silice(Si), ainsi qu'une

insolubilisassions et une accumulation relative des hydroxydes d'Aluminium et Fer influent sur cette

réaction la valeur locale du pH et le drainage local, ainsi que le temps d'exposition.

II..44 CCaarraaccttéérriissttiiqquuee pphhyyssiiqquuee eett MMoorrpphhoollooggiiee

II..44..11.. DDiifffféérreennttss pprrooffiillss llaattéérriittiiqquueess

Types de sols

B – Argile latéritique

B1 - Cuirasse

C – Granite-roche mère


base.


14

Trois grands types de sols constituent les horizons latéritiques : les sols ferrugineux, les sols

ferralitiques, les ferrisols.

Les graveleux latéritiques, utilisés en technique routière, proviennent du démantèlement des horizons

indurés (cuirasse et carapace).

La carapace est la partie du profil d'altération située juste en dessous de la cuirasse, en constitue une

zone de prélude au cuirassement. La carapace est une formation tachetée.

Carapaces

Le sommet du profil est très enrichi en fer (jusqu'à 75% de Fe2O3), et très induré. La transition entre

carapace et cuirasse se fait par augmentation du nombre et de la taille des nodules, de l'incrustation de

fer sur les parois, ainsi que la diminution des volumes vides, et des plages argileuses à goethite. La

couleur du fond matriciel vire au rouge du fer de la concentration en fer.

Les cuirasses, directement soumises à l'érosion, peuvent se dégrader. Cette dégradation se marque par

une augmentation de la taille des vides et une individualisation des nodules marquée.

Cuirasses

II..44..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess

Les latérites présentent des couleurs variées mais de teintes vives. Les teintes les plus

couramment rencontrées sont les brunes, rouges, ocres, beiges. La couleur permet surtout d’apprécier le

degré d’évolution et le milieu de formation : les cuirasses ferrugineuses rouges ou ocres dans leur jeune

âge deviennent brunes et parfois noirs avec le temps, les cuirasses aluminium s’éclaircissent avec l’âge.

Dans les zones mal drainées, les cuirasse ferrugineuses sont plus foncées (brunes) qu’en milieu.

Couleurs

Le poids spécifique de sols latéritiques varie dans de large proportion de 2,5 à 3,6 t/m3 en fonction de la

composition chimique. Ce poids spécifique augment avec la teneur en fer et diminue avec le

pourcentage d’aluminium. Aussi l’étude de la variation des poids spécifiques permet d’apprécier le

degré d’évolution de la latéritisation du matériau.

Poids spécifique des grains solides

II..44..33 CChhiimmiiee eett MMoorrpphhoollooggiiee

Dans le cadre de la géologie, ces matériaux sont perçus comme des roches sédimentaires.

On retrouve trois constituants majeurs dans les latérites qui jouent un rôle important dans le processus

d’induration de ces dernières.

• Le fer (Fe2O3)

• L’aluminium (Al2O3)

• La silice (SiO2)

Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des

couches de base.


15

Ces trois éléments chimiques se retrouvent dans les latérites dans des proportions variables

avec des prédominances soit du fer, soit de l’alumine. Plusieurs autres composés chimiques sont

retrouvés dans les latérites mais en faibles proportions.

Sur le plan morphologique on retrouve deux types de latérite:

Une latérite meuble

Ce latérite servant aussi bien dans la construction des routes que dans la

construction des bâtiments en blocs de terre comprimée à ce dernier; elle est généralement

graveleuse et se retrouve dans des horizons concrétionnés et gravillonnaire ;

Une latérite indurée

Une latérite indurée servant plus spécifiquement à la construction des maisons en blocs

de terre taillée. Le durcissement de la latérite est mis en place ou alors acquis par exposition à

l’air. La pigmentation de la latérite est due à la présence d’oxyde de fer plus ou moins hydratés et

parfois du manganèse. On observe alors des couleurs qui partent du rose au brun en passant par

l’ocre et le rouge. On peut quelques fois entrevoir des trames violettes ou des marbrures

verdâtres. Sa densité varie de 2,5 à 3,6.

II..55 UUttiilliissaattiioonn ddee llaa llaattéérriittee DDaannss lleess ttrraavvaauuxx ppuubblliiccss

Les latérites sont très répandues dans le monde ; on les retrouve particulièrement dans les

zones intertropicales : Afrique, Sud-est asiatique, Inde, Amérique du sud, Australie. Elle trouve

son utilisation dans plusieurs domaines dans les travaux publics la latérite joue un grand rôle

dans les remblais, les couches de fondation et de base dans le cas des routes revêtues ou tout

simplement de couche de roulement dans le cas des routes en terre.

A cause de leur diversité on utilise les latérites pour des applications les plus variés : les

croutes latéritiques les plus dures peuvent être concassées et utilisées en fondation pierre à

macadam (assise de chaussée formée de pierres concassée). Certaines assez tendres, se

désagrègent au compactage et donnent d’excellentes couches de base qui fait à priori l’objet de

l’étude. Elles peuvent être utilisées pour béton bitumineux dans la mesure où leur résistance à

l’abrasion (érosion) ne pas vérifié, on peut compléter le revêtement par une monocouche en

gravillons durs simplement sablée

Afin de valoriser la latérite on envisage une stabilisation au ciment. Cette stabilisation vise

l’amélioration des capacités mécaniques du matériau et chimique.

La latérite trouve son application dans le génie civil et se présente comme l’une de matériau à

valoriser.


couches de base.


16

IIII.. SSttaabbiilliissaattiioonn oouu aamméélliioorraattiioonn aauu cciimmeenntt eett ssoollss-- cciimmeenntt IIII..11 GGéénnéérraalliittéé

Une confusion existe au niveau de l’emploi de ces deux (2) termes

Stabilisé un sol c’est de rendre apte à des usages routiers, ou plus exactement à son emploi en

couche de chaussée.

On admet donc que la stabilisation puisse avoir différents aspects.

Le traitement de sols aux liants hydrauliques est un mode de stabilisation.

Si le rôle du ciment est seulement d’améliorer les caractéristiques géotechniques du sol de

manière à rendre possible sa stabilisation mécanique on dit que le sol est amélioré au ciment.

DURIEZ cité par MENIN MESSOU (1980) distingue trois degrés dans les mélanges de sols

et de ciment :

• Les sols améliorés au ciment avec des dosages très faibles de l’ordre de 2 à 3% tout au plus,

• Le sol stabilisé au ciment de qui comprennent des dosages de l’ordre de 4 à 6% de ciment,

• Les sols-ciment proprement dits qui comprennent de 10 à 12% de ciment.

Souvent on utilise le terme « amélioration » à cause du faible pourcentage de ciment 2 à 5%, il

est préférable d’utilisé dans le texte les termes plus généraux de sols traités au ciment ou stabilisé

au ciment.

IIII..22 CCrriittèèrreess ddee ccoonnvveennaannccee

Bien que théoriquement on puisse traiter au ciment tous les types de sols un certains

nombre de conditions, le coût de l’opération et l’efficacité du traitement amènent à définir des

critères permettant de juger de l’aptitude du matériau.

Les critères sont basés sur la granulométrie et la plasticité du matériau. Les limites généralement

retenues sont celles préconisées par le H.R.B (Highway Research Board)


couches de base.


17

Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment Caractéristiques Valeur limites Granulométrie

% d’élément passant à 5 mm,

: dimension maximale

% d’élément passant à 0,5 mm,

% d’élément passant à 0,08 mm

Particules plus petites que 2µ

Limite de liquidité LL

HRB Limite de plasticité LP

Indice de plasticité

Teneur en matière organique

Limites d’Atterberg

……………………75mm

……………………. mini 50

…………………….mini 15

…………………….maxi 50

…………………….maxi 30

…………………….maxi 40%

…………………….maxi 22%

…………………….maxi 18%

………maxi 2% avec addition de correcteur

Tableau 5. Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment

IIII..33 LLee lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee cciimmeenntt

Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une

matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante,

capable d’agglomérer, en durcissant, des substances variées. Il désigne également, dans un sens

plus large, tout matériau interposé entre deux corps durs pour les lier.

C'est un hydraulique durcissant rapidement et atteignant en peu de jours son maximum de

résistance. Après durcissement, cette pâte conserve sa résistance et sa stabilité, même sous l’eau.

Un ciment artificiel est un produit provenant de la cuisson de mélanges artificiels de silice,

d'alumine, de carbonate de chaux, sur lesquels l'eau n'a aucune action, ou qu'une action très lente

avant la trituration, et qui, réduits en poudre mécaniquement, font prise sous l’action de l'eau,

dans un délai qui varie selon leur proportion.

Le ciment permet d’obtenir d’une part un développement rapide de la résistance du matériau

retraité et d’autre part une grande profondeur (> 30 cm) de retraitement du revêtement.

C’est par conséquent le liant préférentiel et le seul qui garantit une augmentation substantielle de

la portance sur site ainsi que la résistance à l’érosion. Le matériau obtenu est comparable à du

béton maigre.

L’importance de la quantité de liant nécessaire à un chantier de traitement, les dépendances liées

au stockage et à la manutention du liant font que, en pratique, seuls sont utilisés les ciments «

courants », c’est-à-dire ceux couverts par la norme européenne NF EN 197-1.


couches de base.


18

IIII..33..11 LLeess aaccttiioonnss dd’’uunn cciimmeenntt

AAccttiioonn iimmmmééddiiaatteemmeenntt

L’abaissement de teneur en eau résulte uniquement de l’apport de matière sèche.

Il est donc très limité. Le traitement au ciment seul ne convient pas pour des sols très humides.

Une solution est de les prétraiter à la chaux vive ceci explique par le fait qu’on mélange en

premier lieu de la chaux vive une foi en contact avec ce dernier une réaction se produit avec le

sol par évaporation de l’eau contenant dans le sol et enfin appliqué le ciment.

LL’’aaccttiioonn àà mmooyyeenn eett lloonngg tteerrmmee

La première phase est celle du démarrage de la prise. Elle correspond au délai de

maniabilité du mélange. Celui-ci dépend de la nature des constituants principaux du ciment et de

leur finesse de mouture, ainsi que de la nature des constituants secondaires et des additifs

(retardateurs ou accélérateurs).

La deuxième phase concerne la prise hydraulique, dont la durée dépend principalement de la

qualité et de la finesse du ciment.

La troisième phase est celle du durcissement progressif qui s’étale d’un à plusieurs mois.

La prise hydraulique s’interrompe quand la température du matériau tombe en dessous de 5°C

environ.

LLeess lliimmiitteess dd''eemmppllooii ddeess ssoollss ssuusscceeppttiibblleess dd''êêttrree ttrraaiittééss

La gamme des sols justiciables de traitements au ciment est beaucoup plus étendue que pour

stabilisation purement mécanique.

Théoriquement même, presque tous les sols courants sont susceptibles d'être traités. Mais si l’on

ne s’écarte pas trop des normes de la stabilisation mécanique (granularité, limites d'Atterberg...)

le dosage en ciment atteint des valeurs prohibitives. C'est surtout dans le domaine de l'indice de

plasticité (I.P.) que les gains sont le plus sensibles. On traite normalement certains sols à IP

dépassant 10 et même 15 avec 4 à 5 % de ciment (les normes de la stabilisation mécanique

limitent pratiquement IP. à 5-6 %).

IIII..33..22 AAccttiioonnss eett aavvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt

Le traitement des sols au ciment permet d’améliorer les caractéristiques initiales des

matériaux et s’appliquent à des sols fins ou à des sols peu ou pas plastiques, dont les teneurs

naturelles en eau trop élevées ne permettent pas de réaliser des couches d’assises dans de bonnes

conditions et avec des garanties suffisantes de qualité. Il est surtout utilisé dans le but des

résistances mécaniques et des stabilités à l’eau. Compte tenu de leurs propriétés, le ciment


couches de base.


19

modifie de façon sensible le comportement des sols peu ou pas plastiques, grâce à deux actions

distinctes:

Des modifications immédiates et à long terme des propriétés géotechniques et mécaniques

du sol. Les réactions du ciment avec un sol consistent essentiellement en une hydratation des

silicates et aluminates de calcium anhydres, avec passage par la phase soluté suivie de la

cristallisation des produits hydratés : c’est la prise hydraulique. La croissance des

microcristaux formés, leur enchevêtrement, leur feutrage progressif, enrobent et relient les

grains du matériau entre eux, formant des ponts de plus en plus nombreux et solides. Ce qui

conduit rapidement au durcissement du mélange, à l’obtention de caractéristiques

mécaniques élevées et sa stabilité à l’eau.

Une diminution de la teneur en eau (à l’optimum proctor)

La teneur en eau d’un mélange sol-ciment se trouve abaissée en raison de :

L’apport de matériaux secs ;

La consommation de l’eau nécessaire à la prise hydraulique du ciment;

L’évaporation d’eau par l’aération du sol lors du malaxage.

Figure 3. Influence du traitement au ciment sur les caractéristiques de latérite (YACOUB, 2010).

IIII..33..44..22 AAvvaannttaaggeess dduu ttrraaiitteemmeenntt ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee aauu cciimmeenntt

La technique du traitement des sols en place au ciment offre trois avantages : technique,

économique et environnementaux.

IIII..33..44..22..11 AAvvaannttaaggeess tteecchhnniiqquueess

Le traitement des sols en place au ciment permet la réalisation en couches de base, d’une

couche traitée homogène, durable et stable, présentant des caractéristiques mécaniques

1,40 1,42 1,44 1,46 1,48 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64

10,0% 12,0% 14,0% 16,0% 18,0% 20,0% 22,0%

Den

sité

sèc

he e

n g/

cm3

Teneur en eau

latérite non traité

latérite traité au ciment

deplacement de l'optimum


couches de base.


20

comparables à celles d’une grave-ciment ou grave hydraulique. En outre, cette technique assure

une bonne répartition des charges sur le support, grâce à la rigidité de la nouvelle structure.

Cette technique assure un bon comportement par temps chaud sans déformation, ni orniérage

grâce à la rigidité du matériau et à l’effet de dalle induit. Enfin, le traitement des sols en place est

une technique possédant une facilité d’adaptation aux contraintes d’exploitation.

IIII..33..44..22..22 AAvvaannttaaggeess ééccoonnoommiiqquueess

Le traitement des sols en place au ciment est une technique de traitement à froid, donc

utilisant peu d’énergie. La réutilisation des matériaux en place est un facteur d’économie

important puisqu’il réduit au minimum les déblais issus du décaissement, la mise en décharge,

l’apport de granulats et le coût de leur transport. La limitation de l’impact des mouvements de

camions sur le chantier et l’absence de transport de granulats ou des déblais en décharge

contribue à la préservation du réseau routier situé au voisinage du chantier.

La circulation des engins est facilitée et les temps d’arrêt pour intempéries sont réduits, ce qui

permet d’abaisser sensiblement les coûts de chantier et de raccourcir les délais d’exécution.

Augmentation de la durée de vie du corps de la chaussée et diminution de leur coût d’entretien.

Enfin, le traitement des sols en place est une technique très économique, notamment du fait de la

durée plus courte des travaux par rapport à une solution avec décaissement.

IIII..33..44..22..33 AAvvaannttaaggeess eett iinnccoonnvvéénniieenntt eennvviirroonnnneemmeennttaauuxx

Cette technique permet une importante économie d’énergie globale, par la réduction des

matériaux à transporter, des matériaux à mettre en décharge et donc une diminution des impacts

indirects et des gênes à l’usager et aux riverains.

La réutilisation des matériaux en place limite l’exploitation des gisements de granulats (carrières,

ballastières), ressources naturelles non renouvelables. Ce qui contribue à préserver

l’environnement.

Cependant il faut noter que le ciment à un impact négatif sur la nature surtout du point de vue

des émissions de CO2, pour un ciment Portland, le bilan des émissions est en moyenne de 0.8 t

CO2 /t de ciment (varie de 0.6 à 0.9 suivant le ciment) ce qui fait de l’industrie cimentière une

des principales industries émettrices de gaz à effet de serre.


couches de base.


21

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 222 ::: CCCAAARRRAAACCCTTTEEERRRIIISSSTTTIIIQQQUUUEEESSS GGGEEEOOOTTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEESSS DDDEEESSS LLLAAATTTEEERRRIIITTTEEESSS,,, EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDUUU LLLIIIAAANNNTTT CCCIIIMMMEEENNNTTT

II.. ggrraavveelleeuuxx llaattéérriittiiqquueess -- ccaarraaccttéérriissttiiqquueess ggééootteecchhnniiqquueess

II..11 GGéénnéérraalliittéé

Les profils de sol latéritique comportent généralement un niveau concrétionné ou

gravillonnaire d’épaisseur très variable (voir fig. 2). Cette dernière se situe dans la partie

supérieur et est constitué de rognons, et/ou de pisolithes, de concrétions latéritiques plus ou

moins friables, et ce en proportions variables, et pris dans une matrice rougeâtre à marron ou

grise.

Ce mélange des matériaux, véritable tout venant désigné par le terme général de

graveleux latéritiques, constitue l’objet de cette étude.

Le but de cette recherche est de déterminer les caractéristiques géotechniques qui

pourraient servir de base sur l’analyse de comportement de latérite traité au ciment.

Avant tout analyse, procédé à l’échantillonnage en utilisant des diviseurs appelés

échantillonneurs de laboratoire qui permettent d'obtenir un échantillon réduit et représentatif

d'une masse.

II.. 22 TTrraavvaauuxx ddee tteerrrraaiinn

Ces travaux de terrain effectués à Ouagadougou étaient constitués essentiellement des

prélèvements des échantillons des latérites PABRE et TANGHUN-DASSOURI pour les essaies

expérimentales.

II..33 lleess ttrraavvaauuxx aauu llaabboorraattooiirree

Ces travaux de laboratoire effectué à Ouagadougou au Laboratoire Nationale de Bâtiment et de

Travaux Publics (LNBTP) du Burkina-Faso et au laboratoire de Génie Civil du 2iE (LGC) ; dans

cette phase une Caractérisation de la latérite crue doit être faite pour une identification complète.

Les échantillons prélevés sur le terrain ont été soumis aux essais de laboratoire afin de déterminer leurs caractéristiques géotechniques. Il s’agit, entre autre, de :

• essais d’identification (analyse granulométrique et limites d’Atterberg) ;

• essais de portance (Proctor modifié et CBR) ;

• le poids spécifique et la densité apparente du gravier et du sable ;

• teneur en matière organique.


couches de base.


22

II..22 LLooccaalliissaattiioonn ddee bbaannccss dd’’eemmpprruunntt eett ddee llaa ggééoollooggiiee ddee llaa rrééggiioonn

Le sol latéritique utilisé a été collecté dans le domaine de gouvernement tout au autour de

Ouagadougou l’une de deux(2) carrière est exploitées par l’entreprise dénommé CC3D fig.5. Ce

carrière est située l’axe Ouagadougou- Pabré et la deuxième est celle de YIMDI. Cette dernière

carrière se trouve à 19km environ de Ouagadougou sur route nationale 1 (N1) plus précisément

dans le département de TANGHIN – DASSOURI sur la route Bobo Dioulasso. Les coordonnées

géographiques des carrières pris par GPS sont représentées dans le tableau 6 ci-dessous :

Carrière Notation Coordonnées Observation 1ére Carrière CC3D 12°28'53,6" N 1°33'17,2"O Carrière en exploitation 2éme Carrière YIMDI 12°18'2.73"N 1°39'11.30"O Carrière en exploitation Tableau 6 Situation des carrières de latérites utilisé

Figure 4. Situation géographique des carrières

CC3D

YIMDI


couches de base.


23

II..33 ccaarraaccttéérriissttiiqquueess pphhyyssiiqquueess eett ddeessccrriippttiioonnss ddeess ddiifffféérreennttss eessssaaiiss

II..33..11 AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee ppaarr ttaammiissaaggee -- NNFF PP 9944--005566

Cet essai consiste à déterminer la répartition en poids des grains du sol suivant leur

dimension. Pour le faire, deux modes s’offrent pour réaliser l’analyse granulométrique sur la

latérite suivant les dimensions des éléments qui composent ce matériau. Pour les particules de

dimensions supérieures à 80 μm, nous avons fait la séparation par tamisage.

II..33..22 LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511

Ce sont des teneurs en eau conventionnelles qui fixent un état du sol c’est à dire le degré

de plasticité. On les mesure sur la fraction des terres passant au tamis 0,5 mm. Les paramètres

mesurés sont la limite de liquidité (Wl), la limite de plasticité (Wp) et l'indice de plasticité (Ip)

qui est la différence entre Wl et Wp.

II..33..33 LLaa VVaalleeuurr aauu bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee :: NNFF PP 9944--006688

La valeur au bleu de méthylène caractérise la surface spécifique des sols. Elle fournit des

informations sur la nature minéralogique de ces fines qui, si elles sont argileuses, sont

responsables des pertes ultérieures de portance en présence d'eau.

II..33..44 PPooiiddss ssppéécciiffiiqquuee NNFF PP 9944--

Les sols latéritiques ont des densités très élevées comprises entre 2,6 et 3,4 t/m3. Cette

variation du poids spécifique des grains dépend de la roche mère. Une roche mère riche en oxyde

de silice (quartz) donne des graveleux latéritique à poids spécifique relativement faible (Menin

Messou, 1980).

II..33..55 TTeenneeuurr eenn mmaattiièèrree oorrggaanniiqquuee :: NNFF PP 9944--004477

La teneur en matière organique d’un sol est le rapport entre la masse de matière organique et la

masse sèche totale du sol. Nous avons utilisé la méthode par calcination selon la norme XP P 94-

047 de décembre 1998 qui consiste à brûler la matière organique de la fraction 0/2 mm d’un

échantillon de sol.

Dans la pratique, on préfère généralement utiliser la méthode par calcination, qui est plus rapide.

II..33..66 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddee ssooll

L’appréciation de la qualité d’un matériau se fait à partir des normes applicables, à la

constitution et du processus de mise en œuvre du matériau et des caractéristiques physiques et

mécaniques du matériau.

7465,2141.1'

4174,4'

−−

=P

PVlu


couches de base.


24

Les différentes classifications des sols reposent en général sur la classification américaine USCS

(Unified Soils Classification System), classification selon AASHTO (American Association of

State Highway and Transportation Officials) et la classification HRB.

IIII.. EETTUUDDEE DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN DDUU LLIIAANNTT CCIIMMEENNTT

Le traitement au ciment de graveleux latéritiques pour couche de base est maintenant très

classique et plusieurs études lui ont été consacrées.

Les graveleux latéritiques qu’on envisage de placer en couche de base après traitement au ciment

doivent avoir des caractéristiques suffisantes pour que les performances que l’on attend du

mélange ne soient pas obtenues au prix d’un pourcentage de ciment trop élevé. Les critères

habituellement retenus pour les mélanges sont :

• Le matériau amélioré sera considéré comme satisfaisant si le CBR à 95% OPM, après

trois (3) jours de cure à l’air et 4 jours d’immersion, est supérieur à 160.

Le matériau stabilisé doit satisfaire aux exigences de résistance suivantes :

Les expérimentations réalisées sur les graveleux latéritiques traités au ciment fournissent

un certain nombre de données précisant les performances mécaniques de ces matériaux

en variant certains paramètres.

La portance des graveleux latéritiques traités dépend du pourcentage de ciment incorporé,

de la teneur en eau de compactage et de l’énergie de compactage.

Si on abaisse la teneur en eau, il faut accroitre soit la compacité, soit la teneur en ciment pour

obtenir la même portance.

IIII..11 DDeessccrriippttiioonn dduu lliiaanntt hhyyddrraauulliiqquuee uuttiilliisséé

Le ciment utilisé provient de la cimenterie du Burkina Faso. Il s'agit d'un ciment de type

CPA 45. Une étape importante de l'étude du mélange latérite - ciment est son dosage. Celle-ci

doit aboutir à la détermination du dosage en ciment optimum permettant d'atteindre la résistance

recherchée. Le seul critère retenu est le CBR qui doit répondre à la norme. La teneur en ciment

retenue en pourcentages est 2% et 3%.

L'étude de dosage permet de:

• fixer la quantité d'agent de traitement à utiliser;

• fixer la teneur en eau optimale de mise en œuvre (permettant un compactage correct du

sol traité) et la densité après compactage;

• vérifier les paramètres de résistance à l'eau en immersion.


couches de base.


25

IIII..22 PPrrééppaarraattiioonn ddeess mmééllaannggeess àà ccoommppaaccttéé

IIII..22..11 TTaammiissaaggee

Le tamisage de la latérite permet de retenir qu’une granulométrie de diamètre inférieur à

20mm la résistance mécanique peut augmenter avec les fines du fait de la diminution de volume

d’air, c’est pourquoi les passants de 20mm sont retenus pour la réalisation des éprouvettes.

IIII..22..22 TTeenneeuurr eenn eeaauu :: NNFF PP 9944--005500

Pour réaliser le compactage, de l’eau est ajoutée aux matériaux préalablement séchés

jusqu’à la consistance désirée, à savoir jusqu’à ce que le mélange soit aisément malléable. La

quantité d’eau nécessaire pour obtenir cette consistance varie entre 7 à 13% de la masse total de

l’échantillon de YIMDI et 12 à 20% pour l’échantillon de CC3D.

La teneur en eau représente le pourcentage d’eau contenu dans un échantillon. Elle s’exprime en

pourcentage et est calculée de la manière suivante :

𝑚𝑚ℎ est la masse humide de l’échantillon ;

𝑚𝑚𝑠𝑠 est la masse sèche de l’échantillon après étuvage.

Avant de procédé au compactage d’une éprouvette, nous avons prélevé une quantité dont on fait

l’extrait sec afin de déterminé la teneur en eau du mélange souhaité. La masse de chaque

éprouvette après séchage est aussitôt pesée.

IIIIII.. LLEESS EESSSSAAIISS DDEE RREESSIISSTTAANNCCEESS

IIIIII..11 EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé :: NNFF PP 9944--009933

Des éprouvettes d'élancement sont confectionnées avec les différents pourcentages de ciment

précités pour réaliser des essais de compression simple. Les essais PROCTOR qui permettent

aussi le tracé de la courbe densité sèche/teneur en eau à la mise en œuvre et la détermination de

la teneur en eau correspondant à la densité maximale, appelée coordonnée de l’optimum

PROCTOR.

Figure 5. Eprouvettes confectionné et exposé à l'air

𝝎𝝎 =𝒎𝒎𝒉𝒉 −𝒎𝒎𝒔𝒔

𝒎𝒎𝒔𝒔𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙𝒙%


couches de base.


26

IIIIII..22 IInnddiiccee CCBBRR :: NNFF PP 9944--007788

La classification des chaussées en sol traité au ciment se situe dans une zone large séparent

les chaussées vraiment souples de chaussées rigides. L’essai CBR qui est un essai de

poinçonnement consiste à mesurer la portance des sols et matériaux dans le cas des chaussées

souples classiques a été l’un des premiers essais pour tester de l’aptitude du matériau à être

utilisé comme couche de chaussée.

A partir de la valeur obtenue est défini l’indice CBR par comparaison avec la valeur mesurée sur

un matériau type. L’essai CBR caractérisant la portance du sol (avant et après traitement).

Pour cette série d’essais, les éprouvettes sont fabriquées selon la procédure de l’essai Proctor

modifié, avec la teneur en eau optimale déjà définie. Cette fois, c’est la teneur en ciment qui

varie entre les différentes éprouvettes. Le traitement étant au ciment donc cet essai inadapté est

remplacé par des mesures d’écrasement simple à partir d’une série de trois éprouvettes

cylindriques à un âge de 7 jours dont 3 jours à l’air et 4 jours dans l’eau. La figure 8 montre la

photo des éprouvettes de latérite-ciment curées à l'eau.

Figure 6. Avant imbibition des éprouvettes à l’eau


couches de base.


27

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE ::: 333 PPPRRREEESSSEEENNNTTTAAATTTIIIOOONNN RRREEESSSUUULLLTTTAAATTT DDDEEESSS EEESSSSSSAAAIIISSS EEETTT DDDEEE LLL’’’EEETTTUUUDDDEEE DDDEEE FFFOOORRRMMMUUULLLAAATTTIIIOOONNN DDDEEE CCCIIIMMMEEENNNTTT

D’une manière générale, les données de terrain sont des données brutes. Ainsi durant cette

dernière phase, nous avons dépouillé, traité et analysé toutes les données recueillies pour pouvoir

les utiliser pour les besoins de la cause, et ainsi faire ressortir finalement dans le rapport de

mémoire l’état des lieux, les techniques de traitement de sol-ciment et la réalisation en vue de

mettre à la disposition des produits finis et durables pour les constructions. Ceci permettra aussi

de répondre aux besoins de développement économique et social du pays.

II.. IIDDEENNTTIIFFIICCAATTIIOONNSS DDEESS PPRROOPPRRIIEETTEESS PPHHYYSSIIQQUUEESS

Après la réalisation des différents essais au laboratoire sur l’échantillon, les résultats sont

consignés dans les paragraphes suivant.

II..11 TTeenneeuurr eenn eeaauu iinniittiiaallee

La teneur en eau représente le pourcentage d’eau contenu dans un échantillon. D’où la teneur en

eau initiale pour la carrière de YIMDI est de 3,74% (mai, début de saison de pluies)

II..22 RRééssuullttaatt dd’’AAnnaallyyssee ggrraannuulloommééttrriiqquuee

L’analyse granulométrique a donné les résultats récapitulé dans le tableau 5 et figure 7

Figure 7. Limites granulométriques des matériaux stabilisables au ciment selon HRB

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0,0010,0100,1001,00010,000

Pass

ant %

Tamis [mm.]

Carrière CC3D

courbe YIMDI

SABLE GROSSIERGRAVIERCAILLOUX SABLE FIN LIMON ARGILE

Limites granulométriques des

matériaux stabilisables au ciment selon HRB


couches de base.


28

Figure 8. Fuseau granulométrique selon UNESCO

Echantillon γs (g/cm3)

%<20 mm

% < 2mm

% < 80µm Cu Cc Teneur en

M.O (%)

Limites d’Atterberg

Wl % Wp % Ip %

Carrière CC3D 2,96 100,0% 55,30% 8,1% 23 0.21 0.95 45 27 18

Carrière YIMDI 2,74 100,0% 27,43% 0,54% 25 2.67 0.84 33 30 4

Tableau 7. Récapitulatif de l'analyse granulométrique

D’après les limites granulométriques de matériaux stabilisables au ciment selon HRB ; la

courbe granulométrique des deux carrières sont à l’intérieur de limite. Or selon le fuseau

granulométrique de l’UNESCO en 1968 ; la courbe de la carrière de CC3D est en grande partie à

l’extérieur du fuseau et par contre celle de YIMDI dont sa partie médiane est à l’intérieur du

fuseau sauf a partir du diamètre de tamis inferieur à 1mm.

La masse spécifique des constituants solides est de 2,74 t/m3 pour la carrière de YIMDI et celle

de CC3D as un poids spécifique des constituants solides de 2,96 t/m3.

II..33 RRééssuullttaatt ddee LLiimmiitteess dd''AATTTTEERRBBEERRGG -- NNFF PP 9944--005511

Les résultats des essais de limites d’Atterberg sont montrés au tableau 6 ci-dessous. Voir annexe pour les détails.

formule Données résultats

Indice de plasticité Ip =ωL - ωp ωL =33% ωp = 30% Ip =4%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0010,0100,1001,00010,000

Pass

ant %

Tamis [mm.]

courbe YIMDI

Fuseau selon UNESCO

CC3D

SABLE GROSSIERGRAVIERCAILLOUX SABLE FIN LIMON ARGILE


couches de base.


29

Indice de consistance du terrain naturel

Ic = (ωL - ω) / IP

ωL =33% Ip = 4% ωp = 27%

Ic =7,32

Tableau 8. Limites d'Atterberg YIMDI formule Données résultats

Indice de plasticité Ip =ωL - ωp ωL =45% ωp = 27% Ip =18%

Indice de consistance du terrain naturel

Ic = (ωL - ω) / IP

ωL =45% Ip = 18% ωp = 27%

Ic =2,28

Tableau 9. Limites d'Atterberg CC3D

L’indice de plasticité précise les risques de déformation des matériaux sa détermination est fait

selon la norme NF-94-051. Après manipulation et calculs le sol a un indice de plasticité de 18 %

et dont la limite de liquidité est de 45%. D’après la classification des sols fins le sol est de type

argileux peu plastique pour le cas de CC3D et celui de YIMDI le sol a un indice de plasticité de

4 % et dont la limite de liquidité est de 33% on peut conclure sol est de type limon peu plastique

(voir figure 9).

La détermination de la teneur en matière organique est fait selon la norme NF P 94-047 après

manipulation fait sur les échantillons la teneur en matière organique représenté au tableau 7 ci-

dessus a de valeur acceptable(0.95 pour CC3D et 0,84) car ces valeurs obtenu est en dessous de

la valeur limites (maxi 2 avec addition de correcteurs) des sols stabilisables au ciment selon les

critères sur les matériaux.

II..55 CCllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ssoollss ffiinnss

Figure 9. Classification des sols fins

CC3D YIMDI


couches de base.


30

II..55..11 SSyynntthhèèsseess ddee ccllaassssiiffiiccaattiioonn ddeess ccaarrrriièèrreess

CCaarrrriièèrree CCCC33DD

Notre sol est trop plastique d’après le résultat de la limite d’Atterberg ; il peut être considéré

comme relativement faible ce qui décris qu’il est semi-solide. Par conséquent ce sol n’est pas

favorable pour la construction d’une route.

CCaarrrriièèrree YYIIMMDDII

Après observation sur le résultat obtenu nous avons respectivement une limite de liquidité de et

un indice de plasticité de 33% et 4% ce qui explique que notre sol est limoneux peu plastique.

II..66 VVaalleeuurr ddee bblleeuu ddee mméétthhyyllèènnee

Après manipulation pour la détermination de l’activité argileuse nous avons obtenu une valeur de

bleu de 5,8 pour la carrière de CC3D ce qui signifie que la latérite est limono-argileux, (sol de

plasticité moyenne) par conséquent ce sol n’est pas utilisable sur une route et celui de YIMDI a

une valeur de 0,5, il est sols limoneux (sol peu plastique et sensible à l’eau).

IIII.. PPRREESSEENNTTAATTIIOONN DDEESS RREESSUULLTTAATTSS DDEE FFOORRMMUULLAATTIIOONN

Quelques essais ont été effectués sur la latérite - ciment pour la détermination de la formule de

travail en couche de base. Il s’agit de l’essai Proctor modifié et l’essai au poinçonnement appelé

communément le CBR.

IIII..11 DDéétteerrmmiinnaattiioonn ddee rrééfféérreennccee ddee ccoommppaaccttaaggee ddee llaattéérriittee :: EEssssaaii PPrrooccttoorr mmooddiiffiiéé

IIII..11..11 CCaarrrriièèrree CCCC33DD

Figure 10. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5%

Den

sité

sèc

he

g/cm

3

Teneur en eau

4% de ciment 3% de ciment2,5% de ciment 0 % de ciment


couches de base.


31

La latérite crue et améliorée au ciment

Désignations Proctor

γd (g/cm3) ω opm. (%) Latérite + 0% de ciment 1,48 16,55 Latérite + 2,5% de ciment 1,50 17 Latérite + 3% de ciment 1, 53 17,8 Latérite + 4% de ciment 1,64 17,2

Tableau 10. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment

L'analyse du tableau ci-dessus montre que la densité sèche augment quand la teneur en ciment

augment. Etant jugé sol non utilisable pour la construction de route après la détermination de

référence de compactage de latérite alors les essais de résistances (essai à la compression simple

et CBR) sont arrêtés.

IIII..22..22 CCaarrrriièèrree YYIIMMDDII

Figure 11. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente

Désignations

Proctor ω opm.

(%)

γd (g/cm3) à 100%

γd (g/cm3) à 95%

γd (g/cm3) à 90%

Latérite crue 11,5 1,98 1,88 1,78

Latérite crue + 2% de ciment 12,5 1,97 1,87 1,77

Latérite crue + 3% de ciment 12,75 1,96 1,86 1,76

Tableau 11. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment

L'analyse du tableau ci-dessus montre que la diminution de la densité sèche est du à

l’augmentation de la teneur en ciment.

1,75

1,78

1,81

1,84

1,87

1,9

1,93

1,96

1,99

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Den

sité

sèc

he g

/cm

3

Teneur en eau

Amelioré à 3% Amelioré à 2% latérite crue


couches de base.


32

IIII..33 RReessiissttaannccee àà llaa ccoommpprreessssiioonn ssiimmppllee aapprrèèss ccuurree ddeess sséérriieess

Les trois(3) séries des éprouvettes confectionné, ayant subi la cure de 7 jours comme définie

précédemment, a fait l'objet d'un essai de compression de 0%, 2% et 3% pourcent dont les

résultats sont consigné respectivement dans le Tableau 12 et 13, après écrasement nous avons

déterminé la résistance à la compression suivant la formule :

F : force appliquée sur l’éprouvette S : section de l’éprouvette

Les graveleux latéritique amélioré étaient soumises uniquement à l’essai de résistance sèche car

à l’immersion totale elles s’altèrent complètement. Leur résistance humide est considérée très

faible à une cure 7 jours.

IIII..33..11 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess àà 00 %% ddee cciimmeenntt

Compacités Désignation 10 25 56 Force (kN) 35 40 60 Section de l’éprouvette 181,45 181,45 181,45

Resistance (MPa) 0,19 0,22 0,33

Tableau 12. Resistance à la compression simple à 0% de ciment

On observe dans la série des éprouvettes confectionnées respectivement à 10, 25 et 56 coups un

accroissement de la résistance en fonction de la compacité et après sept (7) jours de cure à l’air

et dont la valeur maximale est de 0.33 MPa.

L’amélioration à 0% de poids de ciment sert de référence à l’influence de l’amélioration.

IIII..33..22 RReessiissttaanncceess eenn ccoommpprreessssiioonn ddeess éépprroouuvveetttteess aamméélliioorrééeess àà 22%% eett 33 %%ddee cciimmeenntt

Tableau 13. Resistance à la compression simple à 2% de ciment

Les courbes des résistances, en fonction du dosage en ciment, évoluent de manière croissante.

La résistance maximale à 7 jours est 0,413 MPa pour 3% de ciment en poids.

Amélioré à 2% de ciment Amélioré à 3% de ciment

désignation 10 coups 25 coups 56 coups 10 coups 25 coups 56 coups Force (kN) 45 50 55 55 70 75 section appliquée 181,45 181,45 181,45 181,46 181,46 181,46 Resistance (MPa) 0,25 0,28 0,30 0,30 0,39 0,41

𝑹𝑹𝑹𝑹 = 𝑭𝑭𝑺𝑺�


couches de base.


33

Rc en fonction de la densité et de pourcentage de ciment

Figure 12. Courbe de la résistance à la compression simple

Resistance à la compression simple (MPa)

10 25 56

Amélioré à 0% de ciment 0,193 0,220 0,331



Tableau 14 Récapitulatif des essais à la compression simple

On observe une variance de résistance de compression en fonction de condition de compactage

et proportionnellement à la teneur en ciment. A 2% la résistance à la compression croit pour une

cure de 7 jour mais très faiblement. Par rapport aux latérites non amélioré, on remarque la

progression davantage de la résistance.

IIII..44 IInnddiicceess CCBBRR

L'éprouvette est écrasée dans le sens de sa hauteur pour la résistance au poinçonnement. La

Figure 11 montre des illustrations. L’écrasement effectué sur une presse CBR Tester dont la

résistance de l’anneau est de 50 kN dont il est uniquement pour le sol non traité alors que pour

les sol traité on utilise l’anneau dont sa résistance est de 60kN voir fig. 13.

0

0,5

1

1,5

10 25 56

resi

stan

ce à

la c

ompr

essi

on M

Pa

Compacité

Amélioré à 0% de ciment Amélioré à 2% de ciment Amélioré à 3% de ciment

Compacité Dosage en ciment


couches de base.


34

Figure 13.Appareil de poinçonnement à 50kN

Résultats CBR en fonction de la densité et de pourcentage de ciment

Figure 14. Courbe CBR à 2% et 3% de ciment Densité optimale pour une série de CBR qui comprend trois (3) moules CBR pour 10, 25 et 56

coups.

L'analyse des résultats montre que les valeurs de CBR obtenus sont conformes aux exigences

techniques ; Les valeurs de CBR, avec une amélioration de 2% et 3% sont tous supérieures à

160% à 95% opm, elles sont respectivement 190% et 258%.

1,741,761,781,801,821,841,861,881,901,921,941,961,982,00

65 80 95 110 125 140 155 170 185 200 215 230 245 260 275

Den

sité

g/c

m3

CBR (%)

3% de ciment Série2


couches de base.


35

IIII..55 TTeenneeuurr eenn eeaauu

Les valeurs de la teneur eau sont montrées au tableau 16.

Tableau 15. Teneur en eau avant et après le moulage

Le compactage est la première contre l’agression de l’eau ; le tableau ci-dessus montre que la

teneur en eau dont le matériau a pu absorber après 4 jours d’immersion ; plus le matériau est

compact plus il est imperméable alors le taux l'infiltration des eaux ne sont importante.

Teneur en eau de moulage (%) infiltration

d’eau à 56 coups Compacité 90% 95% 100%

2% de ciment

Avant moulage 10,5 10,4 9,2 0,5%

Après ESSAI 9,98 10.2 9,15 3% de ciment

Avant moulage 11,1 10,5 10 0%

Après ESSAI 10 10.3 10

0% de ciment

Avant moulage 12 10,3 9,7 2%

Après ESSAI 11 10,2 9,2


couches de base.


36

CCCHHHAAAPPPIIITTTRRREEE 444 ::: TTTEEECCCHHHNNNIIIQQQUUUEEE DDDEEE MMMIIISSSEEE EEENNN ŒŒŒUUUVVVRRREEE DDDEEE CCCOOOMMMPPPOOOSSSIIITTTEEE

II.. MMAATTEERRIIEELLSS

Les études de laboratoire supposées effectuées et donc l'opportunité de la stabilisation au liant

hydraulique ciment étant vérifiée et le dosage à appliquer étant connu, le problème essentiel

consiste à obtenir une répartition homogène du liant ciment dans le sol. Le liant hydraulique

ciment peut être incorporé au sol à traiter soit sur place, soit en centrale.

Les différents équipements susceptibles d’intervenir dans les opérations de traitement ciment

sont passés en revue ci-après.

II..11 MMaattéérriieellss ddee ttrraannssppoorrtt eett ddee ssttoocckkaaggee ddeess lliiaannttss

II..11..11 CCaass ppaarrttiiccuulliieerr ddee ttrraaiitteemmeenntt eenn ppllaaccee:: lliiaanntt eenn ssuussppeennssiioonn aaqquueeuussee

Certains traitements en place sont effectués avec une machine multifonctions recevant le liant

sous forme de suspension aqueuse (voir plus loin). La suspension est préparée sur chantier ou à

proximité, approvisionnée dans un matériel dédié, qui en assure l’homogénéisation et injectée

directement dans la chambre de malaxage de la machine multifonctions.

II..11..22 CCaass ddeess ((ppeettiittss)) cchhaannttiieerrss «« rruussttiiqquueess »»:: cciimmeenntt eenn ssaaccss

Aujourd’hui, la livraison d’un liant en vrac constitue la règle. Pour certains chantiers, de petites

tailles ou d’accès difficiles, il peut s’avérer nécessaire de livrer le liant en sacs (voir figure 20),

lesquels doivent évidemment être stockés à l’abri de l’eau.

Cette méthode est devenue exceptionnelle dans les pays développés, où elle ne concerne plus que

des petites réalisations, pour lesquelles il n’est pas exigé un dosage du liant nécessairement très

précis. Par contre, elle demeure courante dans beaucoup de pays dits en développement, voire «

émergents ».

Sur les petits chantiers où le liant est approvisionné en sacs, on ne fait appel à aucun engin

d’épandage dédié. Les sacs sont disposés selon une grille géométrique prédéterminée, vidés en

tas et le liant est ensuite étalé à la niveleuse.

Dans le cas « normal » de liant(s) pulvérulent(s) en vrac et de traitement en place, on utilise des

engins d’épandage spécifiques.


couches de base.


37

II..22 MMaattéérriieellss dd’’ééppaannddaaggee

II..22..11 TTyyppeess dd’’ééppaannddeeuurrss

Les épandeurs à dosage volumétrique asservi à la vitesse, très courants, comportent un tambour

alvéolaire ou un tapis extracteur dont le débit est lié à la vitesse de translation de l’engin.

Les épandeurs à dosage volumétrique asservi à la vitesse et calés par un système pondéral sont

d’apparition plus récente. Le pesage du liant à l’avancement permet de connaître précisément la

quantité épandue par unité de surface, ce qui allège considérablement les opérations de contrôle

et de réglage.

Figure 15.Type d’épandeur

II..22..22 PPrréécciissiioonn ddee ll’’ééppaannddaaggee

La quantité de liant à épandre par unité de surface Q (en kg/m2) est donnée par la relation

suivante: 𝑄𝑄 = e. ρd 𝑑𝑑100−𝑑𝑑

Où : d : le dosage en liant visé (masse de liant sur masse de sol sec, en %),

e : est l’épaisseur de la couche de sol en place à traiter ;

ρd : est la masse volumique sèche au sol en place juste avant traitement (en kg/m3).

La précision de l’épandage se détermine à partir de deux facteurs : son exactitude et sa variation.

L’exactitude correspond à l’écart observé entre le poids moyen de liant effectivement épandu et

le poids visé par unité de surface. Le coefficient de variation Cv s’exprime ainsi (en %) :

Cv = 100 ×𝑠𝑠𝑚𝑚

• S : étant l’écart-type calculé sur une population de mesures représentatives

• m : la moyenne.


couches de base.


38

Le niveau de précision des épandeurs fait l’objet d’une ébauche de classification, résumée par le

tableau 17 ci-dessous.

Critères Notes 3 2 1

C: homogénéité d’épandage du liant (%) Cv ≤ 5 5 < Cv ≤ 10 Cv > 10

V: possibilité de faire varier la largeur d’épandage Oui Non Non

Tableau 16: Notation des critères pour l’épandage des liants

Bien entendu, d’autres facteurs influent sur la qualité de l’épandage: conception générale de

l’engin (y compris son aptitude à se déplacer régulièrement sur un terrain pas forcément idéal),

conception et performances du système de dosage, aides à la conduite, ergonomie du poste de

conduite, systèmes d’asservissement, de repérage.

Figure 16. Indicateur de bord

II..33 MMaattéérriieellss ddee pprrééppaarraattiioonn ddeess ssoollss

Certains matériaux peuvent nécessiter un conditionnement particulier avant l’opération de

malaxage avec le liant. Les principaux cas pouvant se présenter sont les suivants :

sols extrêmement cohésifs, nécessitant une scarification préalable;

sols contenant des blocs dépassant 100 mm en Dmax, nécessitant un criblage;

sols trop secs, nécessitant un arrosage préalable.

II..44 MMaattéérriieellss ddee mmaallaaxxaaggee

Les premières machines étaient apparues vers la fin des années 1950 et leurs performances

étaient limitées. Elles se sont, au fil du temps, énormément améliorées, avec en particulier une

course à la puissance et un recours maintenant généralisé aux dispositifs d’asservissement et de

contrôle.


couches de base.


39

Il faut signaler que plus la puissance est grande, plus la profondeur de traitement peut être

importante.

Ainsi, les premiers modèles atteignaient – parfois difficilement – une épaisseur de couche

malaxée de 30 cm maximum (épaisseur après compactage).

Aujourd’hui, les machines de grande puissance peuvent garantir une épaisseur de traitement

jusqu’à 50 cm (après compactage) voir figure 17 ci-dessous.

Figure 17. Malaxeur ROTOSTAB 525

II..55 MMaattéérriieellss dd’’aarrrroossaaggee

Certaines précautions sont à prendre pour ce poste qui paraît a priori extrêmement simple.

Tout d’abord, il faut éviter les matériels trop rustiques, ne maîtrisant pas convenablement le

volume d’eau appliqué par unité de surface. Un système d’asservissement du débit de pompe à la

vitesse d’avancement est une garantie pour un travail de qualité (nécessaire pour les couches de

forme et les assises).

Ensuite, il est de bonne pratique de scarifier, avant arrosage les sols imperméables, ceci pour

favoriser la pénétration de l’eau dans la masse à traiter et pour éviter les ruissellements

superficiels. L’existence de dispositifs d’arrosage avec enfouissement mérite d’être signalée

(figure 20). Cette méthode est en effet très efficace pour une humidification régulière et en

profondeur. Elle est appelée à se développer.


couches de base.


40

Figure 18. Type d’arroseur

II..66 MMaattéérriieellss ddee ccoommppaaccttaaggee

Le compactage des sols traités ne fait pas appel à des engins spécialisés mais les engins

habituellement utilisés comme le rouleau à tambour fig.21 ci-dessous.

Figure 19. Type de compacteur

II..77 MMaattéérriieellss ddee rrééggllaaggee

Les niveleuses sont employées pour :

– le préréglage sur tous les types de chantiers ;

– le réglage final sur les chantiers courants (qui représentent la majorité des cas).

Ces machines sont très fréquemment guidées électroniquement, par fil et capteurs ou par

référence laser.


couches de base.


41

II..88 ÉÉmmiissssiioonnss ddee ppoouussssiièèrreess

Au cours des phases d’épandage d’un liant pulvérulent et de malaxage en place (accessoirement

de celle de remplissage de silo), des émissions de poussières de liant peuvent se produire, créant

des nuisances pour l’environnement et les riverains. Le problème est évidemment plus aigu en

zone urbaine. Afin de réduire sensiblement ces nuisances, plusieurs mesures sont applicables.

II..88..11 PPrréévveennttiioonn eett pprrééccaauuttiioonnss lloorrss ddeess ooppéérraattiioonnss

Elles sont essentiellement guidées par le bon sens, par exemple:

veiller au bon état des raccords, mise en place de filtres, éviter les débordements au

remplissage, etc. ;

caréner la zone de chute des épandeurs par des jupes jusqu’au sol ;

ne pas épandre, ni malaxer par grand vent ;

installer un système autonome ou directement intégré à l’épandeur permettant de réduire

l’émission de poussières lors de l’approvisionnement du liant ciment dans l’épandeur.

II..88..22 UUttiilliissaattiioonn ddee lliiaanntt ssoouuss ffoorrmmee ddee ssuussppeennssiioonn

Le liant est mis en suspension dans l’eau par un matériel spécial présent sur le chantier. Il est

ensuite injecté directement dans la chambre de malaxage. Seuls quelques pulvimalaxeurs offrent

cette possibilité (voir figure 20).

IIII.. CCOONNDDIITTIIOONN EETT PPRROOCCEEDDEESS PPOOUURR LLAA MMIISSEE EENN OOUUEEVVRREE

Les conditions de mise en œuvre doivent être conformes aux recommandations du Guide

Technique “Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques - Application à la

réalisation des remblais et des couches de forme” (SETRA /LCPC - 2000) (plus communément

nommé GTS).

L’exécution type des travaux de traitement des sols suit, en règle générale, le processus suivant


couches de base.


42

IIII..11 PPrrééppaarraattiioonn ddee ssooll llaattéérriittiiqquuee

L’état du sol peut nécessiter tout ou partie des actions ci-après :

Les études de laboratoire supposées effectuées et donc l'opportunité de la stabilisation au ciment

étant vérifiée et le dosage à appliquer étant connu, le problème essentiel consiste à obtenir une

répartition homogène du ciment dans un sol. Ce liant peut être incorporé au sol à traiter soit sur

place, soit en centrale.

Cette opération, visant à faciliter le malaxage ultérieur, consiste aussi à procéder à l’ouverture du

sol au scarificateur ou au ripper pour l’élimination des éléments blocailleux, humidification

éventuelle.

IIII..11..11 SSttaabbiilliissaattiioonn eenn ppllaaccee

Le sol doit d'abord être pulvérisé. Comme dans toute stabilisation, on utilise pour cela les engins:

un pulvimalaxeur; éventuellement cet appareil pourrait être précédé du scarificateur pour des

sols trop résistants.

Le liant est alors répandu sur le sol, on peut utiliser pour cette action divers procédés; ou bien on

se contente de répartir et ouvrir les sacs sur la surface à traiter; ou encore on vide les sacs dans

une saignée aménagée à la partie supérieure d'un cordon de sol; ou enfin on utilise des épandeurs

mécaniques approvisionnés en sacs ou en vrac (sur tous chantiers importants, le liant est

approvisionné en vrac, dans des containers, dont le contenu est transvasé dans des épandeurs ou

stocké en silo).

Le malaxage visant à obtenir la plus grande régularité possible du dosage en liant, vient ensuite.

Il peut se faire par le procédé dit « multipass », avec des engins de chantier non spécialisés : le

pulvimalaxeur brasse le mélange sur place en plusieurs passes; la niveleuse rassemble le mélange

en un cordon, le déplace latéralement plusieurs fois d'un bout à l'autre de sa lame, puis l’étale en

fin d'opération. Entre deux séries de passes, on arrose le mélange pour l'amener à la teneur en

eau indiquée par le laboratoire; le compactage, destiné à obtenir la densité sèche voulue,

complète l'opération. Le malaxage peut se faire aussi en une seule passe (méthode « Single-pass

») par des engins spécialisés.

Le malaxage peut enfin se faire au moyen d'appareils qui avalent un cordon de mélange préparé

à l'avance, malaxent le mélange, puis le restituent à l'arrière, toujours sous forme de cordon.

IIII..11..22 DDééccoohhééssiioonn dduu ssooll eenn ppllaaccee

Si nécessaire, cette opération foisonne le sol, favorisant soit son séchage par évaporation, soit

son humidification par arrosage. Elle facilite le travail des malaxeurs, augmentant ainsi leur


couches de base.


43

rendement. Le cas échéant, elle contribue à l’élimination des blocs gênants. Elle s’effectue à la

défonceuse à dents, montée sur bouteur ou niveleuse.

IIII..11..33 ÉÉlliimmiinnaattiioonn ddeess éélléémmeennttss ttrroopp ggrrooss eett hhoommooggéénnééiissaattiioonn ddeess mmaattéérriiaauuxx

Rappelons que les dimensions maximales admissibles sont d’environ 100 mm pour un malaxage

en place. L’élimination de la fraction grossière s’effectue surtout par criblage, parfois par

ramassage mécanisé, voire, pour les petits chantiers, manuellement.

L’homogénéisation des matériaux s’effectue au cours de l’extraction et du chargement, avec

parfois mise en dépôt provisoire et reprise.

IIII..11..44 AAjjuusstteemmeenntt ddee ll’’ééttaatt hhyyddrriiqquuee dduu ssooll

Une teneur en eau optimale est indispensable pour obtenir, après compactage du mélange sol-

ciment, une densité maximale.

Ainsi, il est possible, soit de l’humidifier avec une arroseuse avec rampes à eau, gicleurs ou

systèmes enfouisseurs.

Si le sol en place est trop humide et les conditions météorologiques favorables, on le laisse

quelque peu sécher après scarification, soit d’assécher le sol par brassage mécanique.

Si, au contraire, il est trop sec, on l’arrose une fois scarifié. L’arrosage avec enfouissement est

efficace (garantie d’homogénéité de la teneur en eau) et respectueux de l’environnement

(préservation des ressources en eau). Les volumes d’eau nécessaires peuvent être très importants

pour certains sols argileux. Si nécessaire, la teneur en eau est ajustée en cours de malaxage.

IIIIII.. ÉÉPPAANNDDAAGGEE DDUU LLIIAANNTT EETT MMAALLAAXXAAGGEE

IIIIII..11 EEppaannddaaggee dduu lliiaanntt

Pour réduire et maîtriser la dispersion du liant, il est préférable de retenir

– dans le cas de chantiers moyens ou importants ;

– un épandeur à dosage pondéral, asservi à la vitesse d’avancement.

Le contrôle de la régularité de l’épandage et de la quantité des liants est réalisé par la méthode

dite “à la bâche”.

La technique d’épandage "au sac" est quasiment inappliquée et n’est envisagée que pour des

chantiers de géométrie complexe ne permettant pas une évolution correcte des épandeurs.

L’épandage manuel (sacs répartis) est proscrit, hormis sur des petits chantiers difficilement

accessibles aux engins.

Les épandeurs à utiliser doivent disposer d’un système de dosage asservi à la vitesse. Sur les

chantiers les plus « pointus », il est souhaitable d’avoir un (ou des)épandeur(s) disposant en plus

d’un système de réglage pondéral.


couches de base.


44

Afin d’obtenir une précision satisfaisante de l’épandage, la note minimale exigée pour

l’épandeur est 2 (coefficient de variation Cv maximum = 10 % – cf. tableau 14). Pour les

chantiers les plus importants, un Cv maximum de 5 % pourra être requis. Quant à l’exactitude

(écart entre la valeur visée et la moyenne effectivement épandue), elle doit être de 5 % au plus.

L’épandeur choisi doit être capable d’épandre le dosage surfacique de liant prévu en une seule

passe. L’exécution de l’épandage doit être très soignée, en opérant par bandes adjacentes

jointives. Bien évidemment, les systèmes d’aide à la conduite (GPS, systèmes d’alertes

automatisés, enregistrements et affichages des données, etc.) améliorent la qualité de l’épandage.

Figure 20. Épandage du liant en sac IIIIII..22 LLee mmaallaaxxaaggee

Pour assurer une bonne homogénéité du matériau et une profondeur importante du malaxage, il

est judicieux de retenir un pulvimalaxeur.

D’autre part, le malaxage foisonnant énormément les matériaux, il faut veiller

– lorsqu’on traite par bandes jointives

– à mordre suffisamment (20 cm) dans la partie déjà foisonnée, pour ne pas laisser de matériau

non malaxé en bordures de bandes.

Le malaxage doit s’effectuer au pulvimalaxeur par bandes parallèles avec un léger recouvrement.

L’obtention de la profondeur de malaxage visée et sa régularité sont des facteurs essentiels de

réussite. La configuration des pulvimalaxeurs actuels, avec la chambre de malaxage située au

centre de l’engin, entre les essieux, permet de les maîtriser. Un léger compactage entre deux

passes de malaxage aide à obtenir et réguler la profondeur de travail.

Ces matériels comportent en particulier un dispositif d’injection d’eau dans la chambre de

malaxage dont le débit est asservi à la vitesse de déplacement, permettant un ajustement de la

teneur en eau.


couches de base.


45

Figure 21. Malaxeur ROTOSTAB en exécution

IIVV.. LLEE CCOOMMPPAACCTTAAGGEE

Trois objectifs principaux sont poursuivit lors de la réalisation des travaux routiers

Supprimer les déformations ultérieures ;

Augmenter les caractéristiques mécaniques ;

Assuré l’imperméabilité

L’essai de Compactage est le plus important car la tenue d’un sol routier dépend en grande partie

du soin qui a été apporté à sa mise en œuvre. Un sol de qualité moyenne bien compacté aura une

meilleure tenue qu’un sol de bonne qualité dont le compactage a été négligé.

IIVV..11 CCoommppaaccttaaggee ppaarrttiieell

La qualité du compactage est, en général, déterminée par un objectif de densification.

Pour le compactage des couches de base, il est une énergie de compactage q3 qui correspond

succinctement à 98% de la densité optimale de l’essai proctor modifié. L’atelier de compactage,

ainsi que le nombre de passes nécessaires, seront définis en respectant les épaisseurs de couches

à compacter et en appliquant un plan de balayage répartissant l’énergie de compactage sur toute

la surface de la couche.

Le compactage partiel doit suivre sans tarder la fin du malaxage pour ne pas laisser un matériau

foisonné exposé aux intempéries et doit apporter 70 à 80 % de l’énergie exigée pour obtenir la

qualité de compactage recherchée.

L’obtention de compacités élevées est une nécessité pour mobiliser pleinement les performances

mécaniques du matériau.


couches de base.


46

IIVV..22 DDiissppoossiittiioonnss nnéécceessssaaiirreess

Besoin de compacteurs puissants

Les engins le plus fréquemment préconisés sont les compacteurs à pneus lourds P2, P3 et les

vibrants de moyenne à forte puissance V3, V4 et V5.

Limitation de l’épaisseur à compacter

L’impératif d’une compacité suffisante en fond de couche conduit à limiter l’épaisseur

compactable à 40 cm.

Compactage en deux étapes

Un compactage partiel, correspondant à 70 - 80 % de l’énergie nécessaire pour atteindre q3, soit

environ 95 % de la compacité finale, est exécuté après régalage, préréglage et malaxage. Le

compactage final intervient immédiatement après le réglage fin.

Nécessité d’achever le compactage dans le délai de maniabilité

L’ensemble du compactage doit impérativement être terminé avant l’expiration du délai de

maniabilité.


couches de base.


47

CCOONNCCLLUUSSIIOONN GGEENNEERRAALLEE Les études au laboratoire ont permis d'apprécier les possibilités d'utilisation de latérite

traitée au ciment en corps de chaussées notamment en couche de base. Le comportement

mécanique du sol latéritique à l’état naturelle ne réponde pas à la norme (valeur de CBR<80%)

donc nous nous sommes procédé a l’amélioration au ciment à 2 et 3% de poids en ciment ; le

traitement de la couche de base à 3% de ciment en poids est meilleure.

Pendant la mise en œuvre le choix d'un indice CBR au moins égale à 160 est basé sur le

fait qu'une couche de base après sa mise en œuvre doit avoir un CBR au moins égal à 80%. Les

mélanges étant réalisés dans des conditions souvent mieux contrôlées au laboratoire qu'au

chantier, il convient d'affecter les résultats obtenus sur le chantier d'un coefficient de sécurité.

Selon Liautaud (1975), en prenant une valeur de coefficient de sécurité égale à 2, on espère

obtenir sur le chantier un CBR de 80%. En plus, vue les résultats obtenus sur les essais Proctor,

CBR et Rc qui sont conformes à 100% avec le pourcentage optimum de 3% en poids, la méthode

adapté est celui d'amélioration de la couche de base en latérite crue à 3% de ciment en poids avec

la teneur en eau optimal (ω opm. 12%) pour l’échantillon.

Le retour d’expérience concernant les assises de chaussée en sols traités est encore limité. Le

bilan à ce jour est généralement positif, mais certains points s’avèrent sensibles : tenue à l’eau et,

surtout, tenue des interfaces. Des progrès sont nécessaires pour garantir leur bon comportement.

En tout état de cause, il convient de respecter strictement les limites d’emploi préconisées, en

particulier, en terme de trafic admissible.

Globalement, le traitement de sol est économiquement compétitif dans de nombreux cas. Il

présente, de plus, de grands avantages vis-à-vis du développement durable: préservation des

ressources et d’espaces naturels, diminution des transports et économie d’énergie.

Un sol de qualité moyenne bien compacté aura une meilleure tenue qu’un sol de bonne qualité

dont le compactage a été négligé. D’une manière générale la mise en œuvre est une phase

critique surtout pour le matériau de par sa formation a un comportement complexe et varié. Si la

mise en œuvre est mal suivie cela a une incidence non négligeable sur la qualité de la couche et

finalement sur celle de la route car cette qualité dépend de la qualité de chacune des couches qui

la compose.


couches de base.


48

RREECCOOMMMMAANNDDAATTIIOONN

La composite latérite ciment, de par ses performances physiques et mécaniques, satisfait aux

spécifications techniques pour la réalisation du corps de chaussée.

Il est nécessaire de:

la reproduire les essais ;

à la réalisation des essais de traction;

Faire la litho-stabilisation pour le cas de la carrière de CC3D en vue d’amélioration le

squelette du sol ; faire une étude sur le traitement à la chaux car le traitement à la chaux

permet de diminuer à court terme la teneur en eau des sols plastiques, de neutraliser et

floculer les argiles. Il s’ensuit une diminution de l’indice de plasticité (Ip), une

augmentation de l’Indice Portant Immédiat (cas des sols trop humide) et un aplatissement

de la courbe Proctor.

Afin de validé les études faite au labo il est souhaitable de faire une planche d'essais

expérimentale sur un tronçon donnée et puis aménagée pour recevoir une bande traitées au

pourcentage de ciment obtenu comme favorable d’après CBR pour étudier le comportement

des matériaux sous trafic.

Analyse de cycle de vie pour déterminer les aspects environnementaux de cette méthode

(ciment et ses implications environnementaux)

Les critères de spécifications techniques sont discutables pour plusieurs raisons :

Les normes et les recommandations techniques ne sont pas harmonisées et unifiées donc les

connaissances peuvent être bien vulgarisées parmi les acteurs BTP.

On peut avoir un mélange granulaire optimal avec une courbe granulométrique très bien

étalée mais qui sort ou qui n'entre pas parfaitement dans le fuseau de spécification. Ceci

démontre clairement les limites du fuseau.

Dans la phase d’exécution il faut insister sur l'homogénéisation des mélanges latérite -

ciment en évitant les traînées de ciment non incorporées dans la latérite, tenir compte de la

teneur en eau optimal recommandé par la courbe Proctor


couches de base.


49

BBBiiibbbllliiiooogggrrraaappphhhiiieee

111eeerrr... DDDooocccuuummmeeennntttsss dddeee rrréééfffééérrreeennnccceeesss eeettt ttteeeccchhhnnniiiqqquuueeesss MENIN MESSOU, 1980 - Comportement mécanique d’une couche de base en graveleux

latéritiques améliorés au ciment : cas des routes en cote d’ivoire.

R. MAIGNIEN, 1964 – Compte rendu des recherches sur les latérites (U.N.E.S.C.O.) ;

R. Dupain et J.-C ; Saint – Arroman, 2009 – Granulats, Sols, Ciment et Bétons.

Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des

remblais et des couches de forme (GTS), guide technique SETRA-LCPC, janvier 2000.

Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des

assises de chaussées, guide technique CFTR, septembre 2007.

Manuel de conception des plates-formes autoroutières, SCETAUROUTE, 1998.

Manuel de conception des chaussées d’autoroutes, SCETAUROUTE, 2005.

Les routes en zones tropicales et désertiques - Tome II : Études techniques et construction,

BCEOM-CEBTP, 1991.

Manuel de conception des chaussées neuves à faible trafic, LCPC-SETRA, juillet 1981.

Conception et dimensionnement des structures de chaussée, Guide technique SETRA-LCPC,

décembre 1994 ;

A comparative evaluation of cement and lime modification of laterite D .O.A. Osula;

Ahmadu Bello University, Zaria,1995

222eee... ttteeexxxttteeesss nnnooorrrmmmaaatttiiifffsss NF EN 14227 : Mélanges traités aux liants hydrauliques –Spécifications ; Partie 10 : sol traité au

ciment.

NF P 94-050. Sols – Reconnaissance et essais – Détermination de la teneur en eau pondérale des

matériaux – Méthode par étuvage.

NF P 94-051 Sols – Reconnaissance et essais – Détermination des limites d’Atterberg – Limite

de liquidité à la coupelle – Limite de plasticité au rouleau.

NF EN 933-9. Essais pour déterminer les caractéristiques géotechniques des granulats – Parie 9:

Qualification des fines. Essai au bleu de méthylène.

NF P 94-056. Sols– Reconnaissance et essais – Analyse granulométrique – Méthode par

tamisage à sec après lavage ;

NF P 94-078Sols – Reconnaissance et essais – Indice CBR après immersion – Indice

CBR immédiat –Indice Partant immédiat –Mesure sur échantillon compacté dans le moule CBR ;

NF P 94-093Sols – Reconnaissance et essai de compactage Proctor – Détermination des

références de compactage d’un matériau – Essai Proctor modifié.


couches de base.


50

NF P 94-118. Chaussée – Terrassements – Exécution des terrassements –

Constituants – Composition des mélanges et formulation – Exécution et contrôle.

NF P 98-701. Matériels pour la construction des routes – Centrales de traitement de matériaux –

Terminologie et performances.

NF P 98-732-1. Matériels de construction et d’entretien des routes – Fabrication des

NF P 98-744-1. Matériels de construction et d’entretien des routes – Calibrage et vérification des

réglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matériaux – Partie 1:

Débitmètre de bande pour courroie transporteuse.

NF P 98-744-5 Matériels de construction et d’entretien des routes – Calibrage et vérification des

réglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matériaux – Partie 5:

Doseur pondéral à pulvérulent– Essai par pesée matière.

NF EN 197-1 Ciment – Partie 1: Composition, spécification et critères de conformité des

ciments courants.

[LCPC et SETRA, 1983] Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA). Réalisation des assises


couches de base.


51

CCChhhaaapppiiitttrrreee555 ::: AAAnnnnnneeexxxeeesss


couches de base.


52

ANNEXE A : CARRIERE CC3D

1. Analyse granulométrique

Modules AFNOR

Φ tamis mm

Refus partiels

Refus cumulés

% Refus cumulés

% Passants cumulés

42 12,5 24,0 24,0 1,0% 99,0% 41 10 58,4 82,4 3,5% 96,5% 40 8 130,2 212,6 9,0% 91,0% 39 6,3 239,7 452,3 19,1% 80,9% 38 5 338,1 790,4 33,3% 66,7% 37 4 309,9 1 100,2 46,4% 53,6% 36 3,15 189,7 1 289,9 54,4% 45,6% 35 2,5 100,9 1 390,8 58,6% 41,4% 34 2 58,5 1 449,3 61,1% 38,9% 33 1,6 38,8 1 488,1 62,7% 37,3% 32 1,25 33,6 1 521,7 64,1% 35,9% 31 1 27,4 1 549,1 65,3% 34,7% 30 0,8 22,2 1 571,3 66,2% 33,8% 29 0,63 25,5 1 596,8 67,3% 32,7% 28 0,5 25,9 1 622,7 68,4% 31,6% 27 0,4 21,0 1 643,7 69,3% 30,7% 26 0,315 22,2 1 665,9 70,2% 29,8% 25 0,25 50,3 1 716,2 72,3% 27,7% 24 0,2 40,4 1 756,6 74,0% 26,0% 23 0,16 43,6 1 800,2 75,9% 24,1% 22 0,125 55,5 1 855,7 78,2% 21,8% 21 0,1 33,7 1 889,4 79,6% 20,4% 20 0,08 18,8 1 908,1 80,4% 19,6%

Annexe1 Granulométrique par tamisage (CC3D)

2. Limite d’Atterberg

Limite de liquidité Limite de plasticité

N° tare 1 2 3 4 A B C D

Poids total humide (g) 27,5 29,6 29,2 28,4 20,5 21,3 21,7 21,2

Poids total sec (g) 24,4 25,9 25,7 25,0 20,0 20,6 20,9 20,3

Poids tare (g) 17,6 17,9 17,9 17,2 17,9 18,2 18,1 17,3

Poids de l'eau (g) 3,2 3,7 3,5 3,4 0,6 0,6 0,8 0,8

Poids sec (g) 6,8 8,1 7,8 7,8 2,1 2,4 2,9 3,0

Teneur en eau (g) 46,6% 45,3% 44,8% 43,9% 26,3% 26,2% 27,0% 27,8%

Nombre de coups N 14 21 27 35 Annexe 2.Limite d’Atterberg CC3D


couches de base.


53

Annexe 3. Relation N-ω : droite dans un diagramme semi-log.

3. Poids spécifique

N° éch Poids sec matériaux (g)

Volume d'eau distillé ajouté (cm3)

Pression finale (P') cuve échantillon + chambres (mWs) Valeur

Vlu (cm3)

ys(KN/m3)

1ère 2ième 3ième moyenne

CC3D 800 g 347 cm3 7,85 7,85 7,85 7,85 609 cm3 30,5KN/m3 Annexe 4. Poids spécifique pou la Carrière CC3D

4. Essai au bleue de méthylène

Désignations Horison n°1 Horison n°2

(Epaisseur …. à …. m) (Epaisseur …. à …. m) IDENTIFICATION ECHANTILLON Dmax échantillon (en mm) 5 mm 5 mm Masse sec du prélèvement (en g) 120,0 g Masse sec passant le tamis de 5 mm (en g) 120,0 g -> Coefficient pondérale C fraction 0/5 100,0% TENEUR EN EAU (prise n°2) Poids humide prise n°2 (en g) Poids sec prise n°2 (en g) -> Teneur en eau ω du matériau

VALEUR AU BLEU VBS (prise n°1) Masse sec 0/5 mm introduite en solution (en g) 120,0 g Volume de bleu introduit (en cm3) 65 cm3 -> Valeur de Bleu 0,5

5. Proctor modifié : détermination de l’optimum

4.1 Laterite crue

40%

42%

44%

46%

48%

50%

10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40

ω e

n %

Nombre de coups N (échelle log(N))


couches de base.


54

4.2 Laterite amélioré à 2,5% de ciment

4.3 Laterite amélioré à 3% de ciment

1,35

1,42

1,49

1,56

1,63

1,70

11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5%

Den

sité

app

aren

te

g/cm

3

Teneur en eau

0 % de ciment

0 % de ciment

1,35

1,37

1,39

1,41

1,43

1,45

1,47

1,49

1,51

1,53

14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0% 21,0% 22,0%

Dens

ité a

ppar

ente

g/c

m3

Teneur en eau


couches de base.


55

4.4 Laterite amélioré à 4% de ciment

1,40 g/cm3

1,42 g/cm3

1,44 g/cm3

1,46 g/cm3

1,48 g/cm3

1,50 g/cm3

1,52 g/cm3

1,54 g/cm3

14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0%

Den

sité

app

aren

te

Teneur en eau

1,50 g/cm3

1,52 g/cm3

1,54 g/cm3

1,56 g/cm3

1,58 g/cm3

1,60 g/cm3

1,62 g/cm3

1,64 g/cm3

12,0% 13,0% 14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0% 21,0% 22,0%

Dens

ité a

ppar

ente

Teneur en eau


couches de base.


56


couches de base.


57

ANNEXE B : CARRIERE YIMDI

1. Analyse granulométrique

Modules AFNOR φ tamis mm Refus

partiels Refus

cumulés % Refus cumulés

45 25 77,0 77,0 2,6% 44 20 70,6 147,6 4,9% 43 16 99,0 246,7 8,2% 42 12,5 228,9 475,5 15,8% 41 10 193,2 668,7 22,2% 40 8 281,3 949,9 31,6% 39 6,3 293,7 1 243,6 41,4% 38 5 254,4 1 497,9 49,8% 37 4 246,1 1 744,1 58,0% 36 3,15 205,7 1 949,7 64,8% 35 2,5 137,7 2 087,4 69,4% 34 2 95,0 2 182,4 72,6% 33 1,6 70,0 2 252,4 74,9% 32 1,25 64,4 2 316,8 77,0% 31 1 55,7 2 372,5 78,9% 30 0,8 48,6 2 421,1 82,4% 29 0,63 58,0 2 479,1 84,1% 28 0,5 50,2 2 529,3 85,7% 27 0,4 46,5 2 575,8 87,4% 26 0,315 53,3 2 629,1 89,7% 25 0,25 68,1 2 697,2 91,7% 24 0,2 59,4 2 756,5 93,8% 23 0,16 65,6 2 822,1 96,8% 22 0,125 88,1 2 910,2 98,5% 21 0,1 51,9 2 962,1 99,5% 20 0,08 29,0 2 991,1 99,5%

Annexe 5.Granulométrique par tamisage (YIMDI)

2. Limite d’Atterberg

Limite de liquidité Limite de plasticité

N° tare 1 2 3 4 A B C D Poids total humide

(g) 16,6 18,4 14,2 16,7 10,8 10,2 9,7 10,6

Poids total sec (g) 12,9 14,0 11,6 13,2 10,0 9,5 9,1 9,9

Poids tare (g) 7,3 7,4 7,2 7,4 7,4 7,3 7,2 7,4

Poids de l'eau (g) 3,7 4,4 2,7 3,5 0,8 0,7 0,6 0,7

Poids sec (g) 5,6 6,6 4,4 5,9 2,6 2,3 1,9 2,5

Teneur en eau (g) 67,1% 67,2% 61,1% 59,1% 30,3% 29,8% 29,0% 29,0%

Nombre de coups N 16 23 27 37 Annexe 6. Limite d’Atterberg YIMDI


couches de base.


58

Annexe 7. Relation N-ω : droite dans un diagramme semi-log.

3. Poids spécifique

N° éch Poids sec matériaux

(g)

Volume d'eau

distillé ajouté (cm3)

Pression finale (P') cuve échantillon + chambres (mWs) Valeur Vlu

(cm3)

ys(KN/m3) 1ère 2ième 3ième moyenne

CC3D 889,96 g 380,94 9,05 8,80 8,60 8,82 684 cm3 29,4KN/m3 Annexe 8. Poids spécifique Carrière YIMDI

4. essai au bleue de méthylène

Désignations Horison n°1 Horison n°2

(Epaisseur …. à …. m) (Epaisseur …. à …. m) IDENTIFICATION ECHANTILLON Dmax échantillon (en mm) 5 mm 5 mm Masse sec du prélèvement (en g) 60,0 g Masse sec passant le tamis de 5 mm (en g) 120,0 g -> Coefficient pondérale C fraction 0/5 200,0% TENEUR EN EAU (prise n°2) Poids humide prise n°2 (en g) Poids sec prise n°2 (en g) -> Teneur en eau ω du matériau

VALEUR AU BLEU VBS (prise n°1) Masse sec 0/5 mm introduite en solution (en g) 60,0 g Volume de bleu introduit (en cm3) 175 cm3 -> Valeur de Bleu 5,8

5. L’optimum de proctor pour YIMDI

55%

60%

65%

70%

15 20 25 30 35 40

ω e

n %

Nombre de coups N (échelle log(N))


couches de base.


59

Annexe 9. Optimum proctor à 0% de ciment


1,75

1,78

1,81

1,84

1,87

1,9

1,93

1,96

1,99

2,02

8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17

Den

sité

app

aren

te

Teneur en eau

1,75

1,78

1,81

1,84

1,87

1,9

1,93

1,96

1,99

8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17

Den

sité

app

aren

te

Teneur en eau


couches de base.


60


1,75

1,78

1,81

1,84

1,87

1,9

1,93

1,96

1,99

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Den

sité

app

aren

te

Teneur en eau

influence des conditions de mise en œuvre des composites

Documents