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Technical Committee 211 /
Comité technique 211
proposé une formule (Eq. 2) permettant de prédire la résistance
du matériau Deep Mixing constitué d'un sol non plastique et de
ciment, connaissant le C
63
du sol, le dosage cible en ciment C
(%), et les teneurs en eau initiale et finale w
i
et w
f
du matériau.
Comme les résultats in situ et obtenus en laboratoire sont très
comparables dans le cas de sols granulaires, une telle formule
peut être utilisée directement pour des applications sur site.
544 .0
63
ln 171 .0 777 .1
63
28
032 .64
C
C
w
w
q
C
i
f
u
(2)
3.2 Effet du ciment, de l’eau et des fines sur la résistance des
sols plastiques
Pour les sols cohérents (c’est-à-dire argileux ou limoneux),
cependant, il n'est pas si simple d'analyser l'influence du ciment
et des fines.
Tout d’abord, alors que la teneur en eau nécessaire pour
obtenir un matériau auto-plaçant ne varie pas beaucoup dans le
cas des sols strictement non plastiques (puisque les particules de
sol sont inertes à l'eau), celle-ci est très variable lorsque des
particules d'argile sont présentes dans le sol. D'autre part, le
domaine optimal d’ouvrabilité du matériau Deep Mixing (défini
par Szymkiewicz et al. (2012) comme la teneur en eau comprise
entre les limites de liquidité et de floculation du sol traité (figure
2a)) est très faible dans le cas d’un sol non plastique, tandis
qu’au contraire pour les sols traités plastiques, il peut être très
important. En outre, le domaine d’ouvrabilité des sols évolue en
fonction de la quantité de ciment ajoutée et le type de sol
rencontré.
w
w
L non treatedsoil
q
u
w
L treatedsoil
w
optimum
w
f
Domain of non workability
Domain of workability
Optimized
domain of
workability
1
2
3
4
A
0
2000
4000
6000
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2
w/LL
q
u
(kPa)
Artificial silt
Argile du Puy
Illite Arvel
B
Figure 2. Représentation du domaine d’ouvrabilité (a) et détermination
de la teneur en eau optimale (b) du matériau Deep Mixing.
Enfin, des essais sur éprouvettes ayant 28 jours ont
également montré l'existence d'une teneur en eau optimale,
indépendante de la teneur en ciment du mélange, mais fonction
de l'indice de plasticité du sol d'origine (figure 2b). Par
conséquent, il est presque impossible de dissocier le dosage en
ciment de l'eau lors de l'étude des sols plastiques traités au
ciment.
De plus, les sols plastiques présentent une cohésion qu'il est
très important de prendre en compte, puisqu’elle apporte un
gain de résistance supplémentaire. Pour déterminer l'effet de
cette cohésion, des sols constitués de sable et de particules fines
non plastiques d’une part, et de sable et de particules fines
plastiques d'autre part, en différentes proportions, ont été traités,
á différents dosages en ciment. Les résultats ont montré que,
pour un dosage en ciment constant, les sols traités faits de sable
à 75% et de particules fines à 25% sont plus résistants que les
sols purs traités. Ceci peut s'expliquer en partie par une
optimisation de la distribution granulométrique, ce qui
augmente la densité du matériau. Cependant, les particules
plastiques participent aussi à l’augmentation de la résistance du
matériau, via un apport de cohésion non drainée supplémentaire.
Les résultats ont montré que cette résistance supplémentaire due
à cette cohésion diminue avec l'augmentation de la teneur en
ciment. Entre 210 et 320 kg/m
3
de ciment, les particules d'argile
cessent d’avoir un effet bénéfique sur la résistance et peuvent
commencer à être considérées comme un agent polluant.
Néanmoins, la fonction reliant la résistance au ciment pour
les sols plastiques peut encore être exprimée comme une
fonction puissance : le paramètre b, défini précédemment,
diminue à mesure que le pourcentage de fines dans le sol
augmente (comme pour un sol non plastique, d’ailleurs) jusqu'à
ce qu'il atteigne 1. Ensuite, la relation devient linéaire (Eq. 3),
de la forme :
b
u
Cac q
(3)
avec b toujours égal à 1, et a et c des paramètres expérimentaux
exprimés en kPa.
Les paramètres c et a varient en fonction de la nature du sol
(figure 3a), de même qu’en fonction du temps de cure.
Cependant, aucune relation logique ne peut être proposée. La
teneur en eau initiale du matériau semble quant à elle
n’influencer que le paramètre c (figure 3b).
0
2
4
6
8
10
0
100
200
300
400
C (kg/m3)
q
U28
(MPa)
Argile du Puy
Silt TGV
SilicaF
kaolinite Soka
a
0
1
2
3
4
0
100
200
300
400
C (%)
q
u
(MPa)
w = 80%
w = 70%
b
Figure 3. Relation résistance – dosage en ciment pour 4 sols plastiques
(a) et pour un sol plastique à différentes teneurs en eau (b).
Dans le cas du Deep Mixing, où le matériau doit être
suffisamment fluide pour être auto-plaçant, c est toujours nul ou
négatif. Il existe donc un dosage seuil en ciment qui conditionne
le succès du traitement au ciment d’une argile.
On voit bien qu’il est nécessaire de continuer les travaux en
se focalisant sur les sols plastiques, puisqu’aucune formulation
générale n’a encore pu être proposée qui permettrait de prédire
la résistance du matériau.
.
