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Etude paramétrique en laboratoire du matériau Deep Soil-Mixing
Laboratory parametric study of the Deep Mixing material
Szymkiewicz F., Le Kouby A., Reiffsteck P., Mosadegh A., Tacita J.-L.
IFSTTAR, boulevard Newton, Champs-sur-Marne, F-77447 Marne la Vallée Cedex 2
RÉSUMÉ : Le Deep Soil-Mixing consiste à mélanger mécaniquement un liant hydraulique avec le sol en place en vue d’améliorer ses
propriétés mécaniques. En France, de nouvelles exigences concernant la méthode et le matériau sont apparues à mesure que son
champ d’applications s’est étendu. Dans cette communication, le travail de recherche entrepris à l’IFSTTAR est présenté. Il a consisté
à mener en laboratoire une étude paramétrique, en réalisant des mélanges dits “de référence”. Trois sables et cinq sols fins ont été
traités (à l’état pur ou mélangés entre eux) en faisant varier à chaque fois les quantités de ciment et d’eau, afin d’observer l’influence
de la granulométrie, de l’argilosité et de la quantité d’eau présente dans le mélange sur la résistance. Les retombées de ce travail sont
la proposition d’abaques reliant la résistance au dosage en ciment et au rapport C/E, et des formules permettant pour les sols grenus de
prédire la résistance à 28 jours en fonction du pourcentage de fines dans le sol et du dosage en ciment.
ABSTRACT: The Soil-Mixing consists in mixing a hydraulic binder into the soil mechanically in order to improve its mechanical
properties. In France, these new applications imply new requirements on the method as well as on the material. In this paper, the
research work undertaken at IFSTTAR is presented: it consisted in carrying out a parametric study on reference mixtures. Three sands
and five fine soils were treated with different cement and water contents to observe the influence of particle size, clay content and the
amount of water present in the mixture on its strength. Benefits of this work is the proposal of abaci connecting the strength of the
material to its cement content and cement / water ratio (C / E), and formulas allowing the prediction, for granular soils, of the strength
of the material at 7 and 28 days depending on the percentage of fines in the soil and on the cement content.
MOTS-CLÉS: Deep Mixing, sol, ciment, résistance, compression simple, abaque.
KEYWORDS: Deep Mixing, soil, cement, strength, unconfined compression, abacus.
1 INTRODUCTION
La méthode du Deep Mixing présente de nombreux avantages
(respect de l’environnement, exécution facile et rapide ainsi que
coût faible) qui ont grandement contribué à étendre son
domaine d’applications (amélioration des sols, confinement des
pollutions et réalisation d’éléments structurels). Ces nouvelles
applications nécessitent une meilleure compréhension de la
méthode et du matériau. Les caractéristiques du matériau Deep
Mixing (en particulier l’homogénéité et la continuité) sont de
plus en plus étudiées, au fur et à mesure que le domaine
d’application s’agrandit. De même, des méthodes de prédiction
de la résistance du matériau sont en cours de développement.
Babasaki et al. (1996) citent quatre facteurs qui influencent
la croissance de la résistance du matériau: les caractéristiques
du liant, la nature et l'état du sol rencontré, le malaxage et les
conditions de cure. Porbaha et al. (2000) affirment qu'il est
communément admis que la résistance du sol traité au ciment
augmente avec le temps, de la même façon qu’un béton. De
nombreuses études ont été menées pour proposer des formules
en ce qui concerne la prédiction de la résistance du matériau.
Bruce (2001) et Topolnicki (2004) ont proposé des relations
générales reliant le gain de résistance à la nature du sol à traiter,
ainsi que des plages de résistances atteignables pour ces mêmes
sols après 28 jours de cure. En outre, des formules ont été
proposées pour prédire la résistance du matériau à partir d'un ou
plusieurs facteurs énoncés par Babasaki et al. (1996). Pour les
bétons, des lois portant sur le développement de la résistance et
dépendant uniquement du rapport ciment sur eau du mélange
étudié ont été établies. Ces lois ont été testés sur le Soil-Mixing,
Mais d'autres formules ont été proposées, en tenant compte du
ciment, de l'eau et / ou du contenu en fines du sol traité.
Cependant, il n'existe toujours pas de formule largement
applicable pour estimer la résistance du matériau et intégrant
tous les facteurs qui devraient être pris en compte (CDIT, 2002),
car au jour d'aujourd'hui, aucune norme internationale n'existe
pour la préparation des échantillons de sol traités en laboratoire
(Kitazume et al., 2009). De plus, certaines formules ne peuvent
être appliquées qu’à un site particulier, tandis que d'autres ne
peuvent être appliquées qu’à certains sols.
Cet article présente les résultats d'une étude paramétrique
exhaustive ayant mis l’accent sur la résistance du matériau Deep
Mixing. Des relations liant la résistance aux paramètres du Deep
Mixing ainsi qu’un abaque pouvant servir au dimensionnement
d’ouvrages sont proposées.
2 PROGRAMME EXPERIMENTAL
2.1 Matériaux
Les sols testés au cours de cette étude vont des sables purs aux
argiles pures, avec des limons et des sols artificiels reconstitués
à partir de sable de Fontainebleau mélangé avec de l’argile ou
du Silica Flour, afin de permettre l’étude de l'impact de la
nature et de la quantité des fines sur la résistance du matériau
Deep Mixing. Le tableau 1 présente les principales
caractéristiques des sols testés.
mais se sont avérées inadaptées.
