letraitementdessolsàlachaux# · 2013. 2. 9. · essai triaxial (cd) sur prélèvements non traité...
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Le Traitement des Sols à la Chaux
Une Technique Eprouvée Pour quelles Applica1ons Hydrauliques ?
CFBR – 31/01/2013
Sommaire
ü Principe ü Quelle Chaux ? ü Ac1on de la Chaux ü Historique ü Technologie ü Applica1ons ü Ouvrages Hydrauliques ü Recherche ü Conclusions
Sommaire
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Principe du Traitement des Sols à la Chaux
ü Mélanger plus ou moins in1mement un sol avec de la chaux, et éventuellement un complément en eau
ü Objec1f : valoriser des matériaux aux caractéris1ques médiocres pour les u1liser dans les infrastructures en terre : § Matériaux limoneux, argileux, § Matériaux évolu1fs (marnes, schistes, craies)
ü Méthodes d’exécu1on : § en place, par couches horizontales, § en place, par colonnes ver1cales, § en centrale.
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Sommaire
Quelle Chaux ?
ü Chaux aérienne calcique § Obtenue par cuisson de carbonate de calcium pur (CaCO3) § Conforme à la norme NF EN 459 : Chaux de construc1on
- Sous forme vive : CaO CaCO3 è CaO + CO2
- Sous forme hydratée : Ca(OH)2 CaO + H2O è Ca(OH)2 + Chaleur
T > 900°C
CaO
CaCO3
Ca(OH)2
Cycle de la chaux
aérienne calcique
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Sommaire
Ac1on de la chaux sur les sols
ü Ac1ons immédiates : § Réduc1on de la teneur en eau
CaO + H2O è Ca(OH)2 + Chaleur § Modifica1ons des caractéris1ques géotechniques
- Flocula1on des minéraux argileux - Limites d'Aeerberg :
➟ Limite de retrait ➟ Indice de plas1cité
- Caractéris1ques Proctor - Portance immédiate (IPI) et après immersion (CBR)
ü Ac1ons à long terme : § Combinaison lente et progressive avec les minéraux argileux du sol
(réac1on pouzzolanique) - Performances mécaniques
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Sommaire
Historique du développement du traitement des sols
« Pulvimixer » REX (US)
Épandeurs agricoles
Malaxeurs et épandeurs français
Centrales de traitement des sols fins au ciment
Nouveaux malaxeurs et épandeurs performants et
précis
Centrales de traitement des sols fins à la chaux
Malaxeur RAY GO (US)
Techno
logie
Remblai Couche de Forme
Forme / Fonda1on -‐ Chaussée Recyclage
Applica1
ons
1985 1965 1975 1995
Guide Traitt Chaux
Guide Terrast (RTR)
Nouveau Guide
Terrast (GTR)
Guide Traitement
Remblais (GTS) Guide
Chaussées Codifica1
on
Normes Guide
Traitement Chaussées
2005
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Sommaire
Technologie : épandage pour traitement en place
ü Plus jamais ça ! Mais ça :
§ 3 à 60 kg/m2
§ Largeur d'épandage réglable (0,30 à 2,60 m) § Commandes électriques § Contrôles en cabines § Ordinateur de bord § Pesons électroniques sous cuve § Débits asservis à la vitesse
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1964%
Sommaire
2010$
Technologie : malaxage en place
ü Plus jamais ça ! Mais ça :
§ 300 à 600 CV
§ Largeur de malaxage : jusqu'à 2,50 m § Profondeur de malaxage : jusqu'à 0,50 m § Ajout d'eau possible
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1964% 2010$
Sommaire
Technologie : traitement en centrale
ü Semi-‐mobile 50t/h Semi-‐mobile 240t/h
➟ Silo à chaux embarqué (3t à 30t) ➟ Criblage et émoeage du matériau en entrée ➟ Pesée en con1nu du matériau à traiter ➟ Dosage asservi de la chaux et de l’eau d’ajout ➟ Enregistrement des données de produc1on
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Sommaire
ü Routes, autoroutes, lignes à grandes vitesse, plates-‐formes portuaires, aéroportuaires, industrielles et commerciales, valorisa1on de co-‐produits de carrière, digues, etc.
ü Volumes concernés: § France : 20 à 30 Mm3 de sols traités à la chaux / an (30% des sols terrassés) § Europe : 60 à 80 Mm3 /an
République Tchèque : reconstruc5on de la digue sèche de Hvezda en 2003 suite à une rupture provoquée par des inonda5ons
Applica1ons du traitement des sols à la chaux
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Sommaire
Chaux et Ouvrages Hydrauliques
ü Symposium TREMTI 2005 (Paris) : § Traitement et le REtraitement des Matériaux pour Travaux d’Infrastructure § Aucune proposi1on de communica1on sur les ouvrages hydrauliques !
ü Et pourtant : § Plusieurs références :
- France, USA, Australie, Canada, Thaïlande, Swaziland § Ouvrages variés :
- Digues, barrages, canaux, bassins § Des plus anciens :
- Réservoir de Torcy-‐Neuf sur le Canal du Centre entre 1883 et 1987 (Dumas ; 1896) - Bief de Humes sur le canal de la Marne à la Saône en 1889 (Cadrat ; 1898)
§ Aux plus récents : - Réhausses des digues du Mississipi (en cours)
§ Un ouvrage par1culièrement documenté : - Le canal de Friant Kern en Californie en 1973
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Sommaire
Chaux et Ouvrages Hydrauliques : Canal de Friant – Kern
§ Années 40 : Construc1on du canal d’irriga1on (240 km, vitesse : 1 à 1,5 m/s) § Années 70 : Traitement des berges en argile (Ip > 40) à 4% de chaux sur 6 km
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45 m
6,7 m
18 m
Sol/chaux 60 cm
Sommaire
Water level“Clay balls”
Sheepfoot roller prints
Water level“Clay balls”
Sheepfoot roller prints
Water levelWater level“Clay balls”“Clay balls”
Sheepfoot roller prints
Lime%treated*area*no*maintenance*
Natural*soil*with*gravel*protec7on*
Recherche : Projet Lhoist -‐ Présenta1on
ü Objec1f : propriétés des sols-‐chaux en ouvrages hydrauliques ü Partenariats : Ifsear, LRPC, CER, Irstea, EdF, Ecole Centrale de Paris ü Principaux résultats :
§ Compa1bilité entre traitement chaux et faibles perméabilités à condi1on : - de meere en œuvre côté humide du Proctor - de compacter avec un rouleau à pieds dameurs
§ Forte augmenta1on des résistances à l’érosion interne (HET) et externe (MoJet) § Augmenta1on con1nue des performances mécaniques (cohésion, module) § Valida1on par un chan1er pilote au CER de Rouen (500 m3)
- Démonstra1on de la faisabilité ➟ Centrale semi-‐mobile de traitement ➟ Compactage au cylindre vibrant à pieds dameurs
- Homogénéité du massif sur toute sa hauteur (1,80 m) ➟ W = WOPN + 1,6 % (σ = 0,7 %) ➟ ρd = 96,7 % ρdOPN (σ = 1,1%)
- Confirma1on des caractéris1ques hydrauliques et mécaniques
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Sommaire
Recherche : Projet Lhoist – Chan1er Pilote
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Traitement à la chaux Compactage
Digue traitée et digue témoin non traitée Digue traitée
Sommaire
Recherche : Projet Lhoist – Résultats sur limon Ip 8
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Perméabilité Non traité Traité à 2,5 % de chaux vive
28 jours 180 jours 365 jours
In situ : Lefranc Nasberg
3. 10-9 m/s
8. 10-10 m/s 1. 10-9 m/s
2. 10-9 m/s
8,5. 10-9 m/s
Sur prélèvements Triaxial (CD) 1. 10-9 m/s 10-9 à 10-8 m/s 10-9 m/s -
Essai triaxial (CD) sur prélèvements
Non traité Traité à 2,5 % de chaux vive
C 0 kPa (conventionnel)
61 kPa à 75 jours 102 kPa à 195 jours
ϕ 35° 32° à 39°
Modules Non traité Traité à 2,5 % de chaux vive
28 jours 180 jours 365 jours
Pressiomètre Pression limite
Module
0,25 MPa 1,57 MPa
3,77 MPa 37,8 MPa
4,23 MPa
52,70 MPa
≈ 6 MPa ≈ 80 MPa
Dilatomètre : Module de déformation (G)
Module cyclic (E)
- -
- -
50 à 90 MPa
400 à 480 MPa
- -
Sommaire
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ü Essai d’érosion interne (Essais HET – Source Irstea)
Recherche : Projet Lhoist – Résultats sur limon Ip 11
Sommaire
Recherche : Projet de FUI ’’DigueELITE’’
ü Objec1f : Concep1on de digues en sols-‐chaux (renforcements et projets neufs)
ü Partenaires : ISL Ingénierie (Coordinateur), Lhoist France, EdF, Irstea, Arcor Technologies ü Budget proposé : 2,6 M€
ü Déroulement : 3 ans à compter de juillet 2013
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ü Tâches : 1. Matériaux : formula1on, caractérisa1on,
élabora1on 2. Concep1on et dimensionnement 3. RéalisaLon d’ouvrages, contrôle, maintenance
et surveillance
4. Démonstrateurs 5. Aspects réglementaires, risques et
développement durable 6. Développement interna1onal et op1misa1ons
stratégiques 7. Coordina1on et dissémina1on
ü Ambi1ons : § Réduire l’aléa de rupture par érosion externe
et interne, et par glissement § Réaliser de longs linéaires résistant au
déversement § U1liser les matériaux locaux et les sédiments
de fond de retenue
§ Réduire le coût global de construc1on et de maintenance
§ Maintenir la con1nuité esthé1que, paysagère et écologique
Sommaire
Recherche : Projet Na1onal
ü Projet en prépara1on ü Enjeux :
§ Améliora1on de la stabilité des ouvrages vis à vis des phénomènes d’érosion et de glissement
§ Réduc1on des coûts de construc1on des ouvrages et de leur maintenance
ü Objec1fs : § Mieux 1rer profit des propriétés apportées par la chaux dans les ouvrages
hydrauliques
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Sommaire
Conclusion
ü La technique du traitement des sols à la chaux doit son évolu1on spectaculaire de ces 50 dernières années à la volonté collec1ve de tous les acteurs concernés de mieux la maîtriser pour en 1rer le meilleur profit. § Elle bénéficie en permanence des progrès technologiques § Elle est méthodiquement codifiée (normes, guides)
ü Les avantages du traitement à la chaux sont mul1ples : § Valorisa1on des matériaux médiocres § Meilleure ges1on des ressources naturelles § Réduc1on du trafic poids lourds § Réduc1on des immobilisa1ons pour intempéries § Diminu1on de la durée des travaux § Et surtout réduc1on du coût des travaux (jusqu’à 40%)
ü Les applica1ons dans les infrastructures en terre sont mul1ples.
ü Autant de références qui devraient immanquablement générer des applica1ons innovantes dans le domaine des digues et des barrages.
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Sommaire