Terrassements Et Assises de Chaussées

C OLLECTION TECHNIQUE C I M B TO N
T 70
TERRASSEMENTS
ET ASSISES DE CHAUSSES
Traitement des sols aux liants hydrauliques
TERRASSEMENTS
ET ASSISES DE CHAUSSES
Traitement des sols aux liants hydrauliques
Contributions louvrage Ce guide a t rdig par : Joseph Abdo Cimbton Jean-Pierre Serfass Expert Il a t valid par un groupe de travail constitu de : Ludovic Casabiel Vicat Frdric Didier Holcim Ciments Patrick Dubois Ciments Calcia Antoine Garrido Ciments Calcia Jean-Christophe Redon Lafarge Ciments
Avant-propos
Pour construire et entretenir son rseau dinfrastructures, la France puise annuellement 200 millions de tonnes de granulats dans ses rserves naturelles. Ce phnomne nest pas unique, on le retrouve dans tous les pays du monde. Les impacts sur le milieu naturel ne sont pas ngligeables. Citons entre autres : la perturbation des cosystmes sur les sites dextraction des matriaux ; la rduction des rserves en granulats ; lextraction, le transport et la mise en dcharge des matriaux impropres lutilisation en technique routire ; les nuisances gnres par les transports et les risques induits par le trafic des vhicules ; sans oublier le dlicat problme de la gestion des rebuts issus de la dconstruction douvrages ainsi que de lexploitation des gisements. Or, il est possible dattnuer ces impacts tout en ralisant des conomies substantielles, en considrant les matriaux des sites amnager comme un gisement que lon peut valoriser par un traitement aux ciments ou aux liants hydrauliques routiers. Aujourdhui, lune des principales filires de valorisation est le traitement des matriaux naturels en place ou en centrale. Cette filire prsente les avantages suivants : Avantages environnementaux : prservation des ressources naturelles en granulats nobles et par consquent de la biodiversit dans les ballastires, rduction de la consommation nergtique et des missions de gaz en raison de la rduction des transports de matriaux ; Avantages conomiques : le plus souvent moins chre que les techniques traditionnelles ; Avantages techniques: performante, durable, sre et codifie (guides, normes, etc.). La profession, dans son ensemble, a t trs tt sensible aux aspects environnementaux et a tout mis en uvre pour optimiser lexploitation des ressources naturelles (nergie, matire), limiter ses propres rejets dans lenvironnement, etc.
En 2009, dans le cadre du Grenelle, la Fdration Nationale des Travaux Publics (FNTP), lUnion des Syndicats de lIndustrie Routire de France (USIRF) et le Syndicat Professionnel des Terrassiers de France (SPTF) ont sign une convention dengagement volontaire avec le ministre de lcologie, de lnergie, du Dveloppement durable et de la Mer (MEEDDM), pour la mise en uvre en plusieurs points des orientations du Grenelle de lenvironnement afin de favoriser la comptitivit cologique des conditions conomiques acceptables. En particulier, les entreprises se sont engages : Remployer 100 % des matriaux gologiques naturels lhorizon 2020, les entreprises de terrassement se fixent pour objectif de remployer ou valoriser 100 % des matriaux gologiques naturels excavs sur les chantiers. Elles sengagent, en outre, viter de recourir des emprunts ou carrires extrieurs aux projets : zro apport extrieur . Rduire les missions de gaz effet de serre Rduire la consommation deau Prserver la biodiversit Comme le traitement des sols en construction routire est une technique parfaitement au point, qui rpond aux besoins actuels et futurs et qui respecte les principes du Dveloppement durable, elle est donc appele se dvelopper en travaux de terrassements et en assises de chausses. Do lintrt de disposer dun seul guide rassemblant lensemble des connaissances acquises depuis une trentaine dannes. Cest lobjectif principal que nous nous sommes fix. Dans ce document, nous avons donc trait tous les aspects techniques relatifs la technique de traitement des sols, de la conception et dimensionnement jusqu la mise en uvre et contrle, et ceci dans les domaines des terrassements et dassises de chausses. Cest une synthse claire et prcise de lensemble des ouvrages, publis par le SETRA, le LCPC et le CFTR, qui sont rfrencs tout au long du guide par un symbole [i] renvoyant lannexe bibliographique.
Sommaire
G 1 - Les sols
1.1 - Dfinition(s) 1.2 - Classification des sols 1.3 - Les matriaux non couverts par ce guide 1.4 - Attention certains constituants particuliers ! 1.5 - Matriaux locaux
11
12 13 14 14 15
G 2 - Les liants
2.1 - Les ciments 2.2 - Les liants hydrauliques routiers (LHR) 2.2.1 - Objectifs 2.2.2 - Types de LHR 2.2.3 - Codification et spcifications performantielles des LHR 2.2.4 - Identification des LHR 2.3 - Les chaux 2.3.1 - La chaux calcique arienne vive
17
18 19 20 20 21 22 23 23 24
2.3.1.1 - Action immdiate dabaissement de la teneur en eau
2.3.1.2 - Action immdiate sur les caractristiques gotechniques 24

2.3.2 - La chaux calcique arienne teinte 2.3.3 - Actions long terme des chaux calciques ariennes 2.3.4 - Les chaux hydrauliques 25 25 26
G 3 - Les matriels
3.1 - Matriels de transport et de stockage des liants 3.1.1 - Cas gnral : liant pulvrulent en vrac 3.1.2 - Cas du double traitement
27
28 28 29
3.1.3 - Cas particulier de traitement en place: liant en suspension aqueuse 29 3.1.4 - Cas des (petits) chantiers rustiques : ciment en sacs 3.2 - Matriels dpandage 3.2.1 - Types dpandeurs 3.2.2 - Prcision de lpandage 3.3 - Matriels de prparation des sols 3.4 - Matriels de malaxage en place 3.4.1 - Malaxeurs outils fixes 29 30 30 31 32 32 32
3.4.2 - Malaxeurs outils anims (pulvimalaxeurs) 3.4.3 - Systme de notation des matriels de malaxage en place 3.4.4 - Autres matriels outils anims 3.5 - Centrales de malaxage 3.6 - Matriels darrosage 3.7 - Matriels de compactage 3.8 - Matriels de rglage 3.9 - missions de poussires Les remdes 3.9.1 - Prvention et prcautions lors des oprations 3.9.2 - Emploi dun liant missions de poussires limites 3.9.3 - Utilisation de liant sous forme de suspension
33 35 36 37 39 39 39 40 41 41 41
G 4 - Traitement des sols pour remblais et fonds de dblais

4.1 - Objectifs des traitements de sol en terrassements 4.1.1 - Permettre le droulement du chantier 4.1.2 - Rutiliser au maximum les sols rencontrs 4.1.3 - Amliorer les caractristiques gotechniques du sol 4.1.4 - Amliorer les caractristiques gomcaniques du sol 4.2 - Performances obtenir aprs traitement 4.2.1 - court terme (remblais) 4.2.2 - court terme (PST) 4.2.3 - long terme (PST) 4.2.4 - Cas particuliers 4.3 - Consistance des tudes 4.3.1 - (R)utilisation en remblai
43
44 44 45 45 45 46 46 48 48 49 50 50
4.3.1.1 - Reconnaissance et caractrisation des sols (r)utiliser 50 4.3.1.2 - valuation des probabilits mtorologiques et de leurs consquences possibles sur le chantier 4.3.1.3 - tude de formulation
4.3.2 - (R)utilisation en PST 52 52 54 54 54 55 56 56 56 57 58
4.3.2.1 - tude des performances court terme 4.3.2.2 - Module lastique (E) 4.3.2.3 - Rsistance au gel 4.3.2.4 - Dtermination du (des) dosage(s)
4.3.3 - Cas particuliers 4.3.4 - Niveaux dtude 4.4 - Commentaires sur quelques traitements 4.5 - Excution du traitement
4.5.1 - Matriels 4.5.2 - Mthodes dexcution du traitement
58 59 59 60 60 61 62 62
4.5.2.1 - Traitement en dblai (ou en emprunt) 4.5.2.2 - Traitement sur le remblai

4.5.3 - Compactage 4.5.4 - Importance de la matrise de la teneur en eau 4.5.5 - Importance du drainage 4.6 - Effet du traitement de la PST sur le dimensionnement
G 5 - Traitement des sols pour couche de forme

5.1 - Plate-forme et couche de forme 5.1.1 - Exigences concernant la plate-forme 5.1.2 - Justifications et rles dune couche de forme 5.1.3 - Classes de portance long terme des plates-formes 5.2 - Matriaux de couche de forme traite 5.2.1 Critres de slections a priori 5.2.2 - Distinction entre sols amliors et sols stabiliss 5.2.3 - Performances obtenir aprs traitement
63
64 65 66 67 68 68 69 69 69 70 71 74
5.2.3.1 - Spcifications communes 5.2.3.2 - Performances viser pour les sols amliors 5.2.3.3 - Performances viser pour les sols stabiliss
5.3 - Consistance des tudes 5.3.1 - Reconnaissance et caractrisation des sols (r)utiliser en couche de forme 5.3.2 - valuation des conditions mtorologiques probables 5.3.3 - tude de formulation
74 74 75 75 75 76 77 79 79
5.3.3.1 - Choix du ou des liant(s) 5.3.3.2 - Dtermination des dosages adopter

5.3.4 - Niveaux dtude 5.4 - Commentaires sur quelques traitements pour couche de forme 5.5 - Dimensionnement des couches de forme traites 5.5.1 - paisseur fixe empiriquement par le GTR [1] 5.5.2 - Choix dune paisseur diffrente Rgles de surclassement de portance de la plate-forme 5.5.3 - Synthse de la mthode 5.5.4 - Prcisions et justifications concernant le dimensionnement 5.6 - Ralisation des couches de forme traites 5.6.1 - Ordonnancement des oprations 5.6.2 - Prparation du sol
81 83 84 85 85 86
5.6.2.1 - Dcohsion du sol en place 5.6.2.2 - limination des lments trop gros 5.6.2.3 - Homognisation des matriaux 5.6.2.4 - Amlioration de ltat hydrique
5.6.3 - pandage de liant 5.6.4 - Malaxage en place 5.6.5 - Fabrication en centrale 5.6.6 - Compactage
86 86 86 86 87 87 88 89 89 89 90 91 91
5.6.6.1 - Objectif de densification 5.6.6.2 - Dispositions ncessaires

5.6.7 - Rglages 5.6.8 - Cloutage 5.6.9 - Protection superficielle
G 6 - Traitement des sols en assises de chausse

6.1 - Matriaux dassises traits 6.1.1 - Types de sols envisageables 6.1.2 - Critres de rsistance mcanique de la fraction granulaire 6.1.3 - Performances obtenir aprs traitement
95
97 97 98 99 99 100 100 100 101 101 101 101 102 104
6.1.3.1 - Aptitude du sol au traitement 6.1.3.2 - Portance immdiate 6.1.3.3 - ge autorisant la mise sous circulation de chantier 6.1.3.4 - Tenue leau 6.1.3.5 - Au jeune ge : tenue au gel /dgel 6.1.3.6 - Performances mcaniques long terme
6.2 - Consistance des tudes 6.2.1 - Niveaux dtude 6.2.2 - Reconnaissance et caractrisation des gisements 6.2.3 - tude de formulation
6.2.3.1 - valuation de la ncessit dun prtraitement la chaux 104 6.2.3.2 - Choix du liant Aptitude du couple sol-liant 6.2.3.3 - Conduite de ltude
6.2.4 - Dtermination de la classe de qualit mcanique du sol trait 6.3 - Observations sur quelques cas de traitement en couche dassises et premier bilan 6.4 - Conception et dimensionnement 6.4.1 - Conception de la chausse 107 108 108 108 108 104 105 106
6.4.1.1 - Domaine demploi et qualits minimales 6.4.1.2 - Types de structure
6.4.1.3 - Interfaces 6.4.1.4 - Couches de surface 6.4.1.5 - Dispositions constructives

6.4.2 - Dimensionnement
108 109 109 110 110 111 111 112 112 113 113 113 115 115 115 115 115 116 116 116 117 118 118 119 119 119 119 120
6.4.2.1 - Mthode 6.4.2.2 - Donnes trafic 6.4.2.3 - Paramtres de dimensionnement 6.4.2.4 - Vrification au gel / dgel 6.4.2.5 - Exemples de dimensionnement
6.5 - Ralisation des assises 6.5.1 - Ordonnancement des oprations 6.5.2 - Prparation du sol
6.5.2.1 - Tri des matriaux 6.5.2.2 - crtement du sol 6.5.2.3 - Prtraitement la chaux 6.5.2.4 - Constitution des stocks et reprise 6.5.2.5 - Humidification 6.5.2.6 - Convenance des mthodes retenues
6.5.3 - Niveaux de matriels et de qualits de traitement
6.5.3.1 - Matriel dapport de liant 6.5.3.2 - Matriel de malaxage 6.5.3.3 - Niveaux de qualit de traitement
6.5.4 - Malaxage en place 6.5.5 - Fabrication en centrale 6.5.6 - Mise en uvre 6.5.7 - Compactage 6.5.8 - Cloutage 6.5.9 - Protection superficielle
G 7 - Exemple de dimensionnement
7.1 - valuation du trafic cumul TC 7.1.1 - Trafic la mise en service t 7.1.2 - Trafic moyen journalier annuel (MJA) la mise en service 7.1.3 - Trafic t la mise en service 7.1.4 - Dtermination du trafic cumul TC 7.2 - La plate-forme support de chausse 7.2.1 - Portance du sol long terme
121
122 122 123 123 123 124 125 125 125
7.2.1.1 - Identification du sol 7.2.1.2 - Dtermination de la PST
7.2.2 - Dtermination de la classe de la plate-forme 7.3 - Dtermination de la structure 7.3.1 - Donnes de trafic 7.3.2 - Spcification matriaux
125 126 126 126 126 127 127 128 128
7.3.2.1 - Sols fins traits en place 7.3.2.2 - Sols fins traits en centrale 7.3.2.3 - Matriaux bitumineux
7.3.3 - Hypothses dinterface 7.3.4 - Dimensionnement de la structure
G 8 - Assurance de la qualit
8.1 - Objectifs essentiels de lassurance qualit 8.2 - Actions et documents dassurance de la qualit (gnralits) 8.2.1 - Variantes contractuelles 8.2.2 - Actions et documents 8.3 - Aspects spcifiques de lassurance qualit pour le traitement du sol pour terrassements (remblais et fond de dblais) 8.3.1 - Actions de contrle 8.3.2 - Points sensibles 8.3.3 - Points darrt 8.3.4 - Dispositions pour la PST 8.4 - Aspects spcifiques de lassurance qualit pour les couches de forme en sol trait 8.4.1- Dfinition de la qualit requise 8.4.2 - Plan de contrle 8.4.3 - Points sensibles 8.4.4 - Points darrt 8.5 - Aspects spcifiques de lassurance qualit pour les couches dassises en sol trait 8.5.1 - Plan de contrle 8.5.2 - Points sensibles et point darrt
129
130 131 131 132
133 133 134 134 135
135 135 136 136 136
138 138 139
G 9 - Conclusion G 10 - Annexes
10.1 - Bibliographie 10.2 - Normes
141 145
146 147
10
Chapitre
Les sols
1.1 Dfinition(s) 1.2 Classification des sols 1.3 Les matriaux non couverts par le prsent guide 1.4 Attention certains constituants particuliers ! 1.5 Matriaux locaux
11
Chapitre
Les sols
Le traitement de sol est apparu ds le dbut des annes 1950, dans plusieurs pays tropicaux, comme technique conomique pour constituer des assises de chausse dans des zones dpourvues de granulats (et de moyens financiers). En France, le traitement la chaux de limons trs humides sest dvelopp partir du milieu des annes 1960, dans le cadre des terrassements de grands ouvrages. La technique sest progressivement tendue la ralisation de couches de forme et, plus rcemment, dassises de chausse. Un traitement de sol peut tre la rponse divers problmes : ncessit de passer dans les sols excessivement humides, besoin damliorer les caractristiques gotechniques (portance, tenue leau, rsistance au gel-dgel, etc.). Dune manire gnrale, cette technique permet lutilisation maximale des matriaux du site. Elle amne donc dimportants bnfices en termes dconomie des ressources naturelles, de minimisation des transports et donc de rduction de limpact vis-vis de lenvironnement.
1.1 Dfinition(s)
Le terme sol a diffrentes significations selon le contexte et selon la profession qui lutilise. Les agronomes ont leur dfinition, les pdologues une autre, etc. De leur ct, les gologues ne parlent pas de sols, mais de roches meubles . Pour les ingnieurs routiers et les gotechniciens, les sols sont des matriaux naturels, constitus de grains faciles sparer par simple trituration ou par laction dun courant deau. Ces grains, ou lments, peuvent tre de dimensions extrmement variables, allant des particules dargile aux blocs rocheux. Les natures et les compositions minralogiques des sols sont trs diverses. On peut distinguer plusieurs types de sols selon le processus qui a abouti leur formation : les alluvions ; les sdiments meubles ; les dpts oliens ; les dpts glaciaires ; les rsidus daltration in situ de roches-mres.
12
1.2 Classification des sols

Divers systmes de classification coexistent travers le monde. La classification ASTM (American Society for Testing and Materials) continue dtre utilise ici et l, mais elle est trs sommaire. Le systme franais du Guide technique Ralisation des remblais et des couches de forme , couramment appel GTR [1], comporte une classification prcise et complte dune grande varit de matriaux (figure 1). Les particularits de certains (craies, sables de dune, etc.) ont conduit la mise au point de produits ou de techniques de traitement trs spcifiques.
Passant 80 m 12 100% A1 35% Sols dont Dmax 50 mm 12% D1 D2 0% 0 0,1 0,2 1,5 2,5 6 8 Passant 80 m Sols dont Dmax > 50 mm C1 ou C2 12% D3 0 0,1 VBs
Craies Roches carbonates Calcaires Roches sdimentaires Roches argileuses Roches siliceuses Roches salines Roches magmatiques et mtamorphiques Marnes, argilites, plites Grs, poudingues, brches Sel gemme, gypse R2 R3 R4 R5 R6 F R1
35 A2 B6 B2 B4 A3
40 A4
Ip
B5 B1 B3
Passant 2 mm 100 % 70 % Sols fins Sables ou graves Sables Graves
0% VBs
Matriaux rocheux
Granites, basaltes, andsites, gneiss, schistes mtamorphiques et ardoisiers Sols organiques et sous-produits industriels
Matriaux particuliers
Figure 1 : tableau synoptique de classification des matriaux selon leur nature, selon la norme NF P 11-300.
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Chapitre
Les sols
1.3 Les matriaux non couverts par ce guide

On peut considrer que la classification GTR ci-dessus couvre la grande majorit des sols rencontrs dans lensemble des pays climat tempr et que, moyennant videmment des adaptations au cas par cas, les principes de traitement dcrits dans ce guide leur sont applicables. En revanche, il nen va pas de mme de beaucoup de sols des pays tropicaux, o les processus daltration des roches sont radicalement diffrents. Ainsi, les sols latritiques, qui couvrent dimmenses tendues, ont des proprits gotechniques bien spcifiques. De plus, les contraintes lies au climat sont moins svres (absence de gel). Bien quayant de nombreux points communs, les techniques de traitement en pays tropicaux ne sont pas identiques celles dcrites ici. Par ailleurs, existent des sols trs particuliers comme les argiles gonflantes pour lesquels le traitement au liant pouzzolanique ou hydraulique constitue un remde efficace, rpondant des critres bien particuliers. Ceci sans parler, par exemple, des matriaux coralliens, dont le traitement donne dexcellents rsultats Enfin, les sous-produits industriels et urbains (cendres volantes, laitiers divers, mchefers dincinration, sables de fonderie, schistes miniers, phosphogypse, etc.) ne sont pas considrs ici. Ces matriaux se caractrisent par une grande diversit et, pour certains, une composition si particulire que cest elle qui dicte la solution optimale de traitement.
1.4 Attention certains constituants particuliers !

Certains constituants chimiques particuliers peuvent avoir une influence notable sur le dveloppement de la prise dans le matriau trait. Les matires organiques gnrent de lacidit, dont la neutralisation va consommer une partie du liant. Au-del dune certaine teneur, le sol devient impropre au traitement.
14
Les chlorures acclrent gnralement la prise (cas de certains sdiments, et aussi cas de lutilisation deau de mer). Une tude spcifique est indispensable pour bien cerner le comportement du sol trait. Les sulfures et surtout les sulfates peuvent savrer trs nocifs pour le comportement terme, avec risque de gonflements ettringitiques. Si la prsence de sulfates a t dcele, ou est suspecte, leur teneur devra tre value avec prcision, afin de dcider si un traitement est envisageable ou non. Dans laffirmative, une tude avec valuation des effets long terme devra tre effectue. Ceci concerne, entre autres, les sols contenant du gypse ou des pyrites.
1.5 Matriaux locaux

Diverses tudes et applications, ralises lchelle rgionale, ont abouti ldition de guides ou de catalogues de structures de chausse. Pour la plupart, ces catalogues de structures rgionaux font une large place aux sols traits. Ils constituent des prolongements et adaptations des directives et recommandations existant lchelle nationale et prennent en compte les particularits des matriaux locaux.
15
Chapitre
Les liants
2.1 Les ciments 2.2 Les liants hydrauliques routiers (LHR) 2.3 Les chaux
17
Chapitre
Les liants
2.1 Les ciments

Limportance de la quantit de liant ncessaire un chantier de traitement, les sujtions lies au stockage et la manutention du liant font que, en pratique, seuls sont utiliss les ciments courants , cest--dire ceux couverts par la norme europenne NF EN 197-1. Les actions dun ciment peuvent se rsumer de la manire suivante. Immdiatement Labaissement de teneur en eau rsulte uniquement de lapport de matire sche. Il est donc trs limit. Le traitement au ciment seul ne convient pas pour des sols trs humides. Une solution est de les prtraiter la chaux. moyen et long terme La premire phase est celle du dmarrage de la prise. Elle correspond au dlai de maniabilit du mlange. Celui-ci dpend 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 acclrateurs). La deuxime phase concerne la prise hydraulique, dont la dure dpend principalement de la qualit et de la finesse du ciment. La troisime phase est celle du durcissement progressif qui stale dun plusieurs mois.
18
La prise hydraulique sinterrompt quand la temprature du matriau tombe en dessous de 5 C environ. La priode de traitement et le type de ciment doivent donc tre choisis de manire garantir que le sol trait aura atteint un niveau de rsistance mcanique et de tenue au gel suffisants avant larrive des premiers froids nfastes. Par ailleurs, plus le sol est argileux, plus le ciment aura du mal enrober et lier ses particules. En consquence, le traitement au ciment seul nest efficace quavec des sols peu argileux. Il faut alors soit prtraiter la chaux, soit recourir un liant hydraulique spcifique (voir 2.3). Le tableau 1 rsume les possibilits demploi des ciments courants avec diffrents types de sols [2].
Tableau 1 : possibilits demploi des ciments courants avec diffrents types de sols Types de sols
Sols pas ou peu argileux (classes A1-B1-B2-B3-B4-B5-D1-D2) Sols argileux prtraits la chaux (classes A2-A3-B6) Craies (classe R1) Sols calcaires et marno-calcaires (classe R2)
CEM I
+(1)
CEM II
+
CEM III
+
CEM IV
?
CEM V
+
+(1) +(1) +(1)
+ ? +
? ? +
? ? ?
? ? +
+ : a priori adapt +(1) : a priori adapt - Usage privilgier pour les travaux darrire-saison (ces ciments donnent un faible dlai de maniabilit), sauf ajout dun retardateur ? : tude spcifique ncessaire
Bien entendu, laspect conomique peut influer sur le choix du ciment. cet gard, le cot de son transport est un facteur essentiel, qui peut conduire slectionner un ciment produit par une usine proche du chantier.
2.2 Les liants hydrauliques routiers (LHR)

Ds la fin des annes quatre-vingt, les cimentiers franais ont commenc concevoir et mettre au point des liants hydrauliques distincts des ciments classiques normaliss et ddis la construction routire. Ces produits appels liants hydrauliques routiers (LHR) se sont, depuis, beaucoup dvelopps.
19
Chapitre
Les liants
2.2.1 - Objectifs
La dmarche rpond deux objectifs, lun technique, lautre conomique. * Au plan technique Un but est de mettre disposition de la construction routire des liants spcialement formuls pour donner les meilleurs rsultats pour certaines oprations de terrassements ou de construction dassises, tant en termes de facilit dusage (dlai de maniabilit, en particulier) que de niveau de performances du mlange final. En outre, certains LHR ont t spcifiquement conus pour le traitement de matriaux particuliers (sols rgionaux) ou pour atteindre des objectifs de performance court terme (liant portance rapide). * Au plan conomique Les formulations de certains LHR font largement appel des coproduits dindustries. Dans certains cas, le producteur joue galement sur la finesse de mouture. Par consquent, les prix des LHR sont en gnral moins levs que ceux des ciments.
2.2.2 - Types de LHR
Certains LHR ont t mis au point pour des graves ou des sables traits, utiliss en assises de chausse. Dautres lont t pour des traitements de sol. Ces derniers peuvent, trs schmatiquement, tre classs en fonction de leur destination principale. On peut ainsi citer : LHR pour traitement de sols fins (limons, lss, etc.) ; LHR pour travaux en arrire-saison ; LHR pour traitement de matriaux argileux (y compris en substitution du double traitement chaux puis ciment) ; LHR pour traitement de craies ; LHR pour traitement de calcaires subnormaux ; LHR pour travaux de terrassements ; LHR portance rapide. Des informations prcises sur les divers liants hydrauliques routiers disponibles peuvent tre obtenues auprs des socits cimentires qui les produisent.
20
2.2.3 - Codification et spcifications performantielles des LHR
Dans une premire phase, les LHR (franais) ont fait lobjet dAvis Techniques. Ils ont ensuite donn lieu une norme franaise : NF P 15-108 Liants hydrauliques Liants hydrauliques routiers Composition, spcifications et critres de conformit . Ils seront couverts, partir de 2012, par la norme NF EN 13282 (parties 1 et 2). La premire partie de cette norme correspond aux LHR dits durcissement rapide dont les rsistances la compression sont mesures 28 jours. Quatre classes sont dfinies sur la base des niveaux de rsistance mcanique atteindre (tableau 2).
Tableau 2 : rsistances mcaniques requises pour les LHR durcissement rapide Rsistance la compression (MPa) Classe 7 jours
E2 E3 E4 E4 RS 5,0 10,0 16,0 16,0 12,5 22,5 32,5 32,5
28 jours
< 32,5 < 42,5 < 52,5
On notera au passage que les exigences de rsistance mcanique de la classe E4 sont identiques celles de la classe 32,5 N des ciments courants. Par contre, le temps de dbut de prise doit tre dau moins 90 minutes pour les LHR des classes E2, E3 et E4, comparer au minimum de 75 minutes pour les ciments de classe 32,5 N. linverse, pour les LHR de classe E4 RS, le temps de dbut de prise ne doit pas excder 90 minutes. La deuxime partie de la norme couvre les LHR dits durcissement normal . Le tableau 3 indique les exigences mcaniques des quatre classes.
21
Chapitre
Les liants
Tableau 3 : rsistances mcaniques requises pour les LHR durcissement normal Classe
N1 N2 N3 N4
Rsistance la compression 56 jours (MPa)

5,0 12,5 22,5 32,5 22,5 32,5 42,5 52,5
Pour les 4 classes, le temps de dbut de prise doit tre dau moins 150 minutes. Ces spcifications on notera en particulier que les rsistances la compression sont mesures 56 jours, et non 28 jours - correspondent bien des liants moins nerveux que les LHR dits durcissement rapide et a fortiori que les ciments courants. En outre, certains liants dveloppent des cintiques de durcissement sur le trs long terme (1 an). Des informations dtailles figurent dans les fiches techniques des diffrents LHR disponibles sur le march ou peuvent tre obtenues auprs des socits cimentires qui les fabriquent.
2.2.4 - Identification des LHR
Conformment la future norme NF EN 13282 (parties 1 et 2), les liants hydrauliques routiers sont identifis ainsi : HRB (pour Hydraulic Road Binder) ; sa classe (Ei ou Nj) ; sa composition nominale en constituants principaux (des tolrances de pourcentages sont dfinies) ; la prsence ventuelle de sulfate de calcium ; la prsence ventuelle dadditifs (maximum 1 %). Les constituants sont cods comme suit : clinker Portland : K laitier granul de haut-fourneau : S laitier dacirie loxygne : S b pouzzolane naturelle : P pouzzolane naturelle calcine : Q cendres volantes siliceuses : V cendres volantes siliceuses de lit fluidis : Va
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cendres volantes calciques : W cendres volantes calciques non teintes : Wa schiste calcin : T calcaire : avec teneur en carbone organique < 0,5 % : L avec teneur en carbone organique < 0,2 % : LL chaux arienne calcique vive : CL-Q chaux arienne calcique teinte : CL-S chaux hydraulique naturelle : NHL sulfate de calcium (gypse ou anhydrite) : C s
Voici deux exemples didentification de liant hydraulique routier utilisable en traitement de sol selon ce systme : HRB HRB N2 E4 S 55 K 80 V 25 V 10 CL 15 C s CL 10 C s
2.3 Les chaux

On distingue plusieurs natures de chaux, selon la composition chimique de la roche dorigine (calcique et/ou dolomitique) et sa teneur en argile. On parle de chaux arienne si la roche de base est un carbonate quasiment pur et de chaux hydraulique si elle contient de largile (jusqu 20 %). Les chaux rsultant directement de la calcination dun carbonate sont des chaux vives, celles ayant ensuite subi une hydratation sont des chaux teintes. Les chaux dolomitiques, disponibles en bien moindres quantits, ne sont, en pratique, pas utilises, car ayant une ractivit lente et pouvant crer un risque de gonflement d aux composs magnsiens.
2.3.1 - La chaux calcique arienne vive
Ce type de chaux (dnomm chaux vive tout court dans la suite) est le premier liant avoir t utilis en traitement de sols. Les premires ralisations denvergure ont eu lieu dans le Nord de la France partir du milieu des annes 1960.
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Chapitre
Les liants
Il sagissait essentiellement de rendre possibles les terrassements de grands chantiers dans des limons argileux trs humides.
2.3.1.1 - Action immdiate dabaissement de la teneur en eau
La chaux vive a une action bnfique immdiate sur les sols trs humides : labaissement de la teneur en eau. Trois phnomnes concourent cette modification de ltat hydrique : absorption deau par hydratation de la chaux vive, selon la raction CaO + H2O Ca (OH)2 +15,5 kcal
vaporisation dune partie de leau sous leffet de la chaleur dgage par la raction ci-dessus ; apport de matire sche, diminuant arithmtiquement la teneur en eau du mlange sol + chaux. On retiendra que, globalement, lincorporation de 1 % de chaux vive provoque un abaissement de la teneur en eau de 1 point (1 %).
2.3.1.2 - Action immdiate sur les caractristiques gotechniques
Lion calcium Ca++ de la chaux interagit avec les particules argileuses du sol, provoquant leur floculation. Celle-ci se traduit par dimportantes amliorations gotechniques : la limite de plasticit augmente fortement, alors que la limite de liquidit varie trs peu : lindice de plasticit est donc nettement diminu, ce qui peut faire passer dun sol plastique, dformable, collant, un mlange solide , apte aux oprations de terrassements ;
Sol avant traitement
Sol aprs traitement
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la portance du sol slve, ce qui le rend circulable par les engins de chantier et facilite le compactage des couches sus-jacentes ; les caractristiques de compactage sont modifies, avec en particulier une augmentation de la teneur en eau optimale (et une diminution de la densit maximale Proctor). Le traitement la chaux amliore galement les niveaux de portance (IPI et CBR). Laugmentation de la teneur en eau optimale et laplatissement de la courbe Proctor indiquent que le matriau trait sera plus facile compacter efficacement, car acceptant plus dhumidit et rendu moins sensible aux variations de teneur en eau. La figure 2 illustre ces effets.
Densit sche (t/m3) 1,8 Optimum Sol non trait 1,7
COURBE PROCTOR
1,6
Dplacement de l'optimum Sol trait la chaux
Teneur en eau (%) 1,5 12 14 16 18 20 22
Figure 2 : influence du traitement la chaux sur les caractristiques gotechniques dun sol.
2.3.2 - La chaux calcique arienne teinte
La chaux teinte est moins utilise que la chaux vive. Sa densit foisonne est sensiblement infrieure celle de la chaux vive, ce qui rend son transport et sa manutention plus coteux. De plus, son seul effet dasschement est son apport en tant que matire sche ; il est donc trs limit. Les actions immdiates de la chaux teinte sur les caractristiques gotechniques sont semblables celles de la chaux vive. Elles sont simplement moins marques, car la chaux teinte nest pas utilise avec des sols trs humides.
2.3.3 - Actions long terme des chaux calciques ariennes
Une fois mise en prsence de leau, la chaux vive se transforme en chaux teinte. Les effets long terme sont donc identiques pour les deux types de chaux.
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Chapitre
Les liants
En prsence de particules dargile(s), se dveloppe une action pouzzolanique qui aboutit la formation de silico-aluminates de calcium insolubles, qui cristallisent en crant des liaisons analogues celles obtenues avec un liant hydraulique. Toutefois, ces ractions sont lentes. Leur vitesse dpend, en outre, de la temprature. Ceci a dimportantes consquences. Dans les pays temprs, et a fortiori dans les pays froids, la prise due la chaux prend de nombreux mois pour aboutir un niveau suffisant de rsistances mcaniques et de tenue au gel-dgel (elle sarrte quand la temprature du matriau descend aux alentours de 5 C). Cest pourquoi il faut, en rgle gnrale, viter le traitement la seule chaux pour des couches pouvant tre exposes directement du gel svre (couches de forme en particulier). Le double traitement chaux + liant hydraulique est ncessaire dans de tels cas. En revanche, dans les pays chauds (tropicaux, sahliens, etc.), les ractions sont rapides et un bon niveau de rsistances mcaniques est vite atteint. Le traitement la chaux seule peut tre pratiqu mme pour la constitution dassises de chausse. La disponibilit dune quantit suffisante de chaux industrielle, de qualit rgulire, nest toutefois pas toujours assure. Par ailleurs, quel que soit le climat, la prsence dune quantit suffisante de particules argileuses est ncessaire pour alimenter les ractions de prise. Avec des sols non ou peu argileux, la chaux arienne ne conduit un durcissement que par carbonatation sous leffet du gaz carbonique de lair, phnomne extrmement lent et naboutissant qu un niveau modeste de rsistances mcaniques. De tels sols ne se prtent donc pas au traitement la chaux. Il convient aussi de signaler que les argiles forte teneur en mica ne ragissent que faiblement, voire pas du tout, avec la chaux arienne.
2.3.4 - Les chaux hydrauliques
Il ny a pas, a priori, de contre-indication dordre technique lutilisation de chaux hydraulique pour le traitement de sols. En pratique, les chaux hydrauliques sont destines essentiellement au btiment et les quantits fabriques ne sont pas la hauteur des besoins en matire de traitement de sol.
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Chapitre
Les matriels
3.1 Matriels de transport et de stockage des liants 3.2 Matriels dpandage 3.3 Matriels de prparation des sols 3.4 Matriels de malaxage en place 3.5 Centrales de malaxage 3.6 Matriels darrosage 3.7 Matriels de compactage 3.8 Matriels de rglage 3.9 missions de poussires Les remdes
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Chapitre
Les matriels
La liste des matriels nest, lvidence, pas la mme selon que le traitement seffectue en place ou en centrale. Certains matriels sont toutefois requis dans les deux cas. Les diffrents quipements susceptibles doprer sont passs en revue ci-aprs.
3.1 Matriels de transport et de stockage des liants

3.1.1 - Cas gnral : liant pulvrulent en vrac
Dans leur grande majorit, les chantiers sont approvisionns avec des liants pulvrulents en vrac, amens par camion-citerne pneumatique. Les matriels de transport spcialiss permettent le chargement et le dchargement du liant hydraulique dans les meilleures conditions (pas dmission de poussires, pas de risque de pollution). Le liant est alors stock dans un ou plusieurs silos. Pour un traitement en place, le ou les silo(s) sont gnralement mobiles, leur disposition est normalement lgrement incline (subhorizontale). Pour un traitement en centrale, les silos sont normalement de type fixe et vertical. Le stockage doit avoir une capacit suffisante pour que le traitement puisse se drouler sans interruption. Cette exigence conduit installer au moins deux silos pour tout chantier dont limportance ncessite la certitude de rendements journaliers importants. Lexistence dau moins deux silos permet un fonctionnement optimal, un silo tant utilis pour le soutirage du liant pendant que lautre est en cours de remplissage. Cette disposition a, de plus, lavantage de laisser refroidir le liant frachement fabriqu et se neutraliser lectriquement, conditions ncessaires pour son coulement rgulier et donc son dosage prcis.
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3.1.2 - Cas du double traitement
Le recours la technique du double traitement oblige videmment dimensionner et grer deux stockages : un pour la chaux, un pour le ciment. Lorsquelle est techniquement possible, lutilisation dun LHR spcifique a lavantage de simplifier les oprations de transport et de stockage.
3.1.3 - Cas particulier de traitement en place : liant en suspension aqueuse
Certains traitements en place sont effectus avec une machine multifonctions recevant le liant sous forme de suspension aqueuse (voir plus loin). La suspension est prpare sur chantier ou proximit, approvisionne dans un matriel ddi, qui en assure lhomognisation et injecte directement dans la chambre de malaxage de la machine multifonctions.
3.1.4 - Cas des (petits) chantiers rustiques : ciment en sacs
Aujourdhui, la livraison dun liant en vrac constitue la rgle. Pour certains chantiers, de petites tailles ou daccs difficiles, il peut savrer ncessaire de livrer le liant en sacs, lesquels doivent videmment tre stocks labri de leau. Cette mthode est devenue exceptionnelle dans les pays dvelopps, o elle ne concerne plus que des petites ralisations, pour lesquelles il nest pas exig un dosage du liant ncessairement trs prcis. Par contre, elle demeure courante dans beaucoup de pays dits en dveloppement, voire mergents .
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Chapitre
Les matriels
3.2 Matriels dpandage

Sur les petits chantiers o le liant est approvisionn en sacs, on ne fait appel aucun engin dpandage ddi. Les sacs sont disposs selon une grille gomtrique prdtermine, vids en tas et le liant est ensuite tal la niveleuse. Dans le cas normal de liant(s) pulvrulent(s) en vrac et de traitement en place, on utilise des engins dpandage spcifiques.
3.2.1 - Types dpandeurs
Les pandeurs dosage volumtrique sans asservissement la vitesse ne sont plus gure utiliss que sur des petits chantiers o la prcision du dosage nest pas une proccupation majeure. Les pandeurs dosage volumtrique asservi la vitesse, trs courants, comportent un tambour alvolaire ou un tapis extracteur dont le dbit est li la vitesse de translation de lengin. Les pandeurs dosage volumtrique asservi la vitesse et cals par un systme pondral sont dapparition plus rcente. Le pesage du liant lavancement permet de connatre prcisment la quantit pandue par unit de surface, ce qui allge considrablement les oprations de contrle et de rglage. On notera aussi lexistence, rcente, de matriels largeur dpandage variable.
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3.2.2 - Prcision de lpandage
La quantit de liant pandre par unit de surface Q (en kg/m2) est donne par la relation suivante : d Q = e . d 100 d o d est le dosage en liant vis (masse de liant sur masse de sol sec, en %), e est lpaisseur de la couche de sol en place traiter, d est la masse volumique sche au sol en place juste avant traitement (en kg/m3).
La prcision de lpandage se dtermine partir de deux facteurs : son exactitude et sa variation. Lexactitude correspond lcart observ entre le poids moyen de liant effectivement pandu et le poids vis par unit de surface. Le coefficient de variation Cv sexprime ainsi (en %) : Cv = 100 s m
et
s tant lcart-type calcul sur une population de mesures reprsentatives m la moyenne.
Le niveau de prcision des pandeurs fait lobjet dune bauche de classification [3], rsume par le tableau 4.
Tableau 4 : notation des critres pour lpandage des liants Notes Critres
3 C : homognit dpandage du liant (%) V : possibilit de faire varier la largeur dpandage Cv 5 Oui 2 5 < C v 10 Non 1 C v > 10 Non
Bien entendu, dautres facteurs influent sur la qualit de lpandage : conception gnrale de lengin (y compris son aptitude se dplacer rgulirement sur un terrain pas forcment idal), conception et performances du systme de dosage, aides la conduite, ergonomie du poste de conduite, systmes dasservissement, de reprage.
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Chapitre
Les matriels
3.3 Matriels de prparation des sols

Certains matriaux peuvent ncessiter un conditionnement particulier avant lopration de malaxage avec le liant. Les principaux cas pouvant se prsenter sont les suivants : sols extrmement cohsifs, ncessitant une scarification pralable ; sols contenant des blocs dpassant 100 mm en Dmax, ncessitant un criblage, voire ensuite un concassage (ceci essentiellement pour les couches de forme) ; sols htrognes, justifiant une mthode de reprise attnuant leur htrognit (couches de forme) ; sols trop secs, ncessitant un arrosage pralable. Les machines ncessaires sont des matriels non ddis, dont lutilisation ventuelle est dcrite dans les chapitres suivants.
3.4 Matriels de malaxage en place

3.4.1 - Malaxeurs outils fixes
Ces matriels sont utiliss essentiellement pour : des traitements relativement grossiers de sols pour corps de remblais ; des prtraitements la chaux de sols argileux trs humides. Les diffrents types dengins adapts ces oprations sont les suivants.
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Charrues disques Ces matriels tracts comportent deux ranges de disques et sont capables de travailler des matriaux contenant des blocs jusqu 250 mm. Leur profondeur daction est toutefois limite et nexcde gure 20 cm. Leur rendement est essentiellement fonction de la puissance de leur tracteur (il sagit gnralement dun bouteur) ; il peut atteindre plusieurs milliers de m3 par jour. Ce matriel est de moins en moins utilis. Charrues socs Ces matriels, galement tracts, atteignent une profondeur de malaxage bien plus importante, jusqu 50 cm. Ces charrues peuvent oprer dans des sols renfermant des blocs jusqu 350 mm environ. Bien entendu, plus la profondeur de travail est grande, plus le tracteur doit tre puissant : une profondeur de passe de 50 cm exige une puissance dau moins 400 kW. Le nombre de passes ncessaires pour aboutir un malaxage acceptable est lev (minimum 6). Bouteurs et niveleuses Un malaxage sommaire est parfois effectu avec ce genre dengin. Lemploi dune lame munie de dents donne un meilleur rsultat que celui dune lame simple. Ces engins conviennent surtout pour la prparation de matriaux trs grenus (prsence de gros blocs).
3.4.2 - Malaxeurs outils anims (pulvimalaxeurs)
Les engins de ce type sont parfois appels pulvrisateurs de sols , parfois stabilisateurs de sols , parfois malaxeurs en place . Le terme le plus exact nous semble tre pulvimalaxeur , qui correspond celui retenu par les Anglo-Saxons savoir pulvimixer . Les premires machines taient apparues vers la fin des annes 1 950 et leurs performances taient limites. Elles se sont, au fil du temps, normment amliores, avec en particulier une course la puissance et un recours maintenant gnralis aux dispositifs dasservissement et de contrle.
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Chapitre
Les matriels
Schmatiquement, un pulvimalaxeur est constitu dun ensemble tracteur mont sur roues et dun malaxeur constitu dun rotor axe horizontal perpendiculaire au sens davancement de lengin, tournant lintrieur dune chambre de confinement. Les engins les plus anciens avaient la chambre de malaxage monte derrire les roues. Les modles sortis partir de la fin des annes 1980 ont la chambre de malaxage situe entre les deux essieux, vers le centre de lengin. Cette disposition assure une meilleure pntration du rotor dans le sol et une meilleure rgularit de fonctionnement (paisseur, vitesse, dosage). Paralllement cette volution de la conception, la puissance des engins a considrablement augment au fil du temps. Les modestes machines des dbuts ne disposaient que de 200 chevaux (135 kW) ; les plus gros pulvimalaxeurs actuels dveloppent jusqu 700 chevaux (500 kW). Plus la puissance est grande, plus la profondeur de traitement peut tre importante. Ainsi, les premiers modles atteignaient parfois difficilement une paisseur de couche malaxe de 30 cm maximum (paisseur aprs compactage). Aujourdhui, les machines de grande puissance peuvent garantir une paisseur de traitement jusqu 50 cm (aprs compactage). La puissance disponible est, par ailleurs, un facteur primordial quant la finesse de mouture obtenue. Les autres facteurs favorisant la finesse de mouture du sol sont la vitesse du rotor (qui tourne toujours en relevage ), la conception de la chambre de malaxage et le nombre doutils monts sur le rotor. Le rotor est compos dun tambour sur lequel divers types doutils peuvent tre fixs. Aujourdhui, les outils quipant le rotor sont interchangeables, avec des temps de dmon-
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tage/montage rduits. Les diffrents types doutils utilisables sont : les couteaux en L, bien adapts pour le malaxage des sols fins et cohsifs ; les bches, qui conviennent pour de nombreux types de sols ; les pics, pour le malaxage des matriaux durs (rocheux, trs cohsifs ou durcis par un prtraitement).
Par ailleurs, la chambre de malaxage des pulvimalaxeurs modernes est munie dun dispositif dinjection deau permettant doptimiser lhumidit du mlange en vue de son compactage. Quelques-uns sont en outre quips dun systme dinjection de suspension de liant hydraulique, ce qui vite lopration dpandage pralable du liant pulvrulent. Enfin, il convient de noter que, depuis plusieurs annes dj, les machines de malaxage en place peuvent tre quipes de systmes lectroniques permettant de rgler finement les paramtres de fonctionnement (vitesses, profondeur, dosages, etc.) et de les enregistrer. Des moyens de reprage trs prcis (laser, GPS, etc.) sont disponibles, qui garantissent la juxtaposition exacte des passes (pas de manques, ni de recouvrements) et sont, de plus, une prcieuse aide la conduite.
3.4.3 - Systme de notation des matriels de malaxage en place
Une grille de notation existe pour les matriels de malaxage en place [3]. Elle est base sur lattribution dune note allant de 1 (moins bon) 3 (meilleur) pour 5 critres : H = homognisation du matriau avec le ou les liant(s), E = matrise de lpaisseur du traitement, P = puissance, I = possibilit dinjecter de leau dans la chambre de malaxage, L = dosage du liant sous forme de suspension (L ne figure pas dans la notation densemble si lengin nest pas quip dun systme idoine). Lvaluation des notes est donne dans le tableau 5.
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Chapitre
Les matriels
Tableau 5 : notation des critres pour les pulvimalaxeurs Note des critres pour le malaxage en place Critres 3
H Homognisation du matriau avec le ou les liants Matrise de lpaisseur traite Homognisation verticale et transversale (malaxeur associ) Rglage et contrle de lpaisseur avec fonction supplmentaire de maintien la profondeur 70 kW/ml Pompe dbit variable asservi la translation et rampe de largeur variable Pompe dbit variable asservi la vitesse de translation ou au poids de matriau trait + dbitmtre (eau) et pese (liant)
2
Homognisation verticale uniquement Rglage et contrle de lpaisseur 35 < P < 70 Pompe dbit variable asservi la translation Pompe dbit variable asservi la vitesse de translation ou au poids de matriau traiter + compteur volumtrique
1
Homognisation limite Rglage de lpaisseur 35 kW/ml Pas dasservissement
P I
Puissance moteur disponible Possibilit dinjecter leau dans la chambre de malaxage
Dosage du liant sous forme de suspension (eau + liant hydraulique)
Pompe dbit variable non asservi
Les amliorations et les innovations successives font quaujourdhui les meilleurs pulvimalaxeurs, qui sont aussi les plus puissants, sont mme de fournir une haute qualit de malaxage. Celle-ci reste certes infrieure celle des centrales, mais lcart est bien moindre quil ne le fut dans le pass, en tout cas pour de nombreux types de sols.
3.4.4 - Autres matriels outils anims
Ce sont essentiellement les rotobches, matriels tracts, dont la profondeur de malaxage se situe entre 25 et 35 cm. Ces matriels conviennent plus particulirement pour le traitement des sols trs cohsifs et humides, ainsi que pour les chantiers exigus (largissement par exemple).
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3.5 Centrales de malaxage

La majorit des traitements de sols seffectue par malaxage en place. Cependant, depuis les annes 1990, certains traitements sont raliss en centrale. Le malaxage en centrale nest valable, en rgle gnrale, que pour des grands chantiers (volume minimum de lordre de 50 000 m3). Il correspond le plus souvent un traitement de sol haut de gamme (assises de chausse, couche de forme autoroutire ou aroportuaire), pour lequel on exige un mlange homogne avec un dosage en liant prcis et pour lequel le surcot du passage en centrale se justifie. Les centrales utilises sont des centrales continues, couramment employes pour la fabrication de matriaux pour assises de chausses. Les sols non ou peu cohsifs se prtent aisment au passage en centrale. Par contre, les sols possdant une argilosit leve posent problme car ils sont collants. On admet gnralement que les sols rpondant aux spcifications ci-aprs peuvent tre traits en centrale sans quil soit ncessaire dapporter des modifications la centrale : Dmax 50 mm Ip 12 ou VBs 2,5 g
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Chapitre
Les matriels
Des sols plus plastiques peuvent tre traits en centrale : soit aprs prtraitement en place la chaux ; soit condition de procder divers amnagements de la centrale. Les amnagements utiles pour viter les colmatages et assurer un coulement rgulier dun sol argileux sont les suivants : utilisation de trmies avec parois trs fortes pentes ; revtement des parois de trmie avec un matriau glissant (tflon en particulier) ; installation de dispositifs anti-vote (chapeau pointu par exemple) ; installation de vibreurs aux endroits o du bourrage a des chances de se produire ; suppression des tranglements ventuels. Par ailleurs, ds que la teneur en fines est notable (plus de 5 % environ) et/ou largilosit sensible, il est trs fortement recommand de choisir une centrale dosage pondral, car les coulements sont toujours quelque peu irrguliers en volume. En tout tat de cause, la centrale doit tre choisie et rgle de manire pratiquer un dosage en liant lev, notablement suprieur celui des matriaux hydrauliques pour assises classiques (voir chapitres 4 et 5). Cet impratif, combin avec les problmes ventuels dcoulement dun sol collant, conduit tabler a priori sur un dbit effectif sensiblement infrieur (de 30 50 %) celui quaurait la mme centrale fabriquant une grave traite. Il faut souligner que loption du traitement de sol en centrale prsente des avantages techniques certains : la constitution obligatoire de stocks de sol en amont de la centrale fournit loccasion de procder, dans les meilleures conditions, des oprations dhomognisation ( la mise en tas et la reprise) ; elle permet aussi, si ncessaire, dliminer les trop gros lments (cailloux ou blocs) par criblage avant introduction en trmie ; de mme, si le sol se prsente sous forme de mottes, on a la possibilit, pralablement au malaxage, de les mietter par simple crasement sous un engin, voire par pulvrisation au pulvimalaxeur, ou encore par passage dans un motteur ; par ailleurs, la teneur en eau du sol peut tre mieux ajuste que lors dun malaxage en place, la fois avant et dans la centrale ; le mlange est plus homogne et les dosages en liant et en eau mieux matriss, donc plus prcis, quau cours dun malaxage en place. Linconvnient essentiel est celui des distances de transport entre les lieux demprunt, la centrale, et les zones dapplication.
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3.6 Matriels darrosage

Certaines prcautions sont prendre pour ce poste qui parat a priori extrmement simple. Tout dabord, il faut viter les matriels trop rustiques, ne matrisant pas convenablement le volume deau appliqu par unit de surface. Un systme dasservissement du dbit de pompe la vitesse davancement est une garantie pour un travail de qualit (ncessaire pour les couches de forme et les assises). Ensuite, il est de bonne pratique de scarifier, avant arrosage les sols impermables, ceci pour favoriser la pntration de leau dans la masse traiter et pour viter les ruissellements superficiels. Lexistence de dispositifs darrosage avec enfouissement mrite dtre signale. Cette mthode est en effet trs efficace pour une humidification rgulire et en profondeur. Elle est appele se dvelopper.
3.7 Matriels de compactage

Le compactage des sols traits ne fait pas appel des engins spcialiss. Les diffrents compacteurs utiliser sont prciss dans les chapitres qui suivent.
3.8 Matriels de rglage

Les niveleuses sont employes pour : le prrglage sur tous les types de chantiers ; le rglage final sur les chantiers courants (qui reprsentent la majorit des cas). Ces machines sont trs frquemment guides lectroniquement, par fil et capteurs ou par rfrence laser.
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Chapitre
Les matriels
Sur les grands chantiers (autoroutes, pistes daviation) o les tolrances de nivellement sont trs serres, le rglage final est gnralement effectu lautograde, guid sur fil ou, de plus en plus souvent lectroniquement. Les raboteuses sont galement employes, surtout pour des surfaces moins importantes ; elles sont guides par laser ou par GPS diffrentiel.
3.9 missions de poussires Les remdes

Au cours des phases dpandage dun liant pulvrulent et de malaxage en place (accessoirement de celle de remplissage de silo), des missions de poussires de liant peuvent se produire, crant des nuisances pour lenvironnement et les riverains. Le problme est videmment plus aigu en zone urbaine ou pri-urbaine. Afin de rduire sensiblement ces nuisances, plusieurs mesures sont applicables.
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3.9.1 - Prvention et prcautions lors des oprations

Elles sont essentiellement guides par le bon sens, par exemple : veiller au bon tat des raccords, mise en place de filtres, viter les dbordements au remplissage, etc. ; carner la zone de chute des pandeurs par des jupes jusquau sol ; ne pas pandre, ni malaxer par grand vent ; installer un systme autonome ou directement intgr lpandeur permettant de rduire lmission de poussires lors de lapprovisionnement du liant dans lpandeur.
3.9.2 - Emploi dun liant missions de poussires limites

Les fabricants ont mis au point des liants hydrauliques routiers et des chaux nmettant que trs peu de poussires lorsquils sont pandus et malaxs. Cette proprit est obtenue pas incorporation dajout(s) spcifique(s) dans le liant lors de sa fabrication. Les produits correspondants font lobjet de notices techniques des fabricants.
3.9.3 - Utilisation de liant sous forme de suspension

Le liant est mis en suspension dans leau par un matriel spcial prsent sur le chantier. Il est ensuite inject directement dans la chambre de malaxage. Seuls quelques pulvimalaxeurs offrent cette possibilit.
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Chapitre
Traitement des sols pour remblais et fonds de dblais

4.1 Objectifs des traitements de sol en terrassements 4.2 Performances obtenir aprs traitement 4.3 Consistance des tudes 4.4 Commentaires sur quelques traitements 4.5 Excution du traitement 4.6 Effet du traitement de la PST sur le dimensionnement
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Chapitre
4.1 Objectifs des traitements de sol en terrassements

Le recours au traitement avec un liant hydraulique est frquent dans le cadre de travaux de terrassements. Il est prpondrant ds lors que lon a affaire des sols fins et argileux. Le traitement peut correspondre diffrents objectifs.
4.1.1 - Permettre le droulement du chantier
Dans certains cas, il sagit tout simplement de rendre possible le passage des engins et camions dans des sols plastiques dtremps noffrant plus aucune portance. Plus souvent, le traitement vise essentiellement permettre la mise en uvre des remblais. Un autre objectif majeur du traitement est de rduire lincidence dalas mtorologiques pendant les terrassements, et en particulier dallonger la saison de travail.
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4.1.2 - Rutiliser au maximum les sols rencontrs
La rutilisation au maximum possible des sols provenant des dblais rduit le mouvement des terres et limite, voire supprime, le recours des emprunts situs en dehors de lemprise de louvrage, ainsi que les mises en dpt. Le bilan conomique en est gnralement amlior. Le bilan environnemental lest toujours, avec la rduction des distances de transport et la sauvegarde des superficies demprunt et de dpt.
4.1.3 - Amliorer les caractristiques gotechniques du sol
Les amliorations vises concernent une ou plusieurs des proprits ci-aprs : augmentation de la porArase de terrassements tance de la partie supPlate-forme support de chausse rieure des terrassements (PST), avec des effets Couche bnfiques pour la mise de forme en uvre de la couche de forme ou de fondaSol Partie suprieure 1m tion et pour la portance support de terrassements (PST) de la plate-forme (PFi) (figure 3) ; Figure 3 : coupe type dune plate-forme support de chausse diminution de la permabilit et/ou de la sensibilit leau du sol, do : diminution, voire annulation de la sensibilit au gel de la PST ; protection des parties basses de remblai en zones inondables.
4.1.4 - Amliorer les caractristiques gomcaniques du sol
Plusieurs cas particuliers peuvent justifier un traitement de sol, avec des objectifs divers : diminution, voire suppression des tassements dans un remblai de grande hauteur ; raidissement des pentes de talus du remblai, afin de rduire lemprise de louvrage ; amlioration de la stabilit de zones exigus difficiles compacter, telles que remblais derrire cules douvrage dart, remblais de calage des buses, etc., via laugmentation de la cohsion du sol amene par le liant hydraulique.
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Chapitre
4.2 Performances obtenir aprs traitement

4.2.1 - court terme (remblais)
Le critre dcisif est la portance, que lon caractrise par lIndice Portant Immdiat (IPI). En rgle gnrale, lIPI est mesur sur prouvette la teneur en eau naturelle, compacte avec lnergie Proctor Normal . La prvision de ce que sera la teneur en eau in situ au moment du chantier est videmment un point critique. Le tableau 6 indique, pour les diverses classes de sol pouvant a priori se prter un traitement, les valeurs dIPI en dessous desquelles un traitement est ncessaire et les niveaux dIPI obtenir [2].
Tableau 6 : niveaux de portance dcisifs pour le traitement des sols utiliser en remblais A2 B6 C1A2 C2A2 C1B6 C2B6 R34
5 7 15
Classes de sols
A1 C1A1 C2A1
A3 C1A3 C2A3
B4 C1B4 C2B4
B2 B5 C1B2 C2B2 C1B5 C2B5

12 15 30
R12
R13
Valeurs dIPI en dessous desquelles un traitement est envisager Valeurs obtenir sur le matriau trait Valeurs au-del desquelles le traitement peut tre arrt (ou poursuivi avec rduction du dosage)
8 10 20
3 5 10
15 20 40
15 15 30
10 10 20
15 25
10 20
8 15
30 50
20 40
25 35
15 25
Sols fins (classe A) Les sols A1, A2 et A3 constituent la cible principale des traitements en terrassements. Les argiles trs plastiques A4 sont quasiment impossibles manipuler et, sauf exception, la seule solution est de les mettre en dpt. Sols sableux ou graveleux avec fines (classe B) Les sables limoneux B1, de mme que les graves limoneuses B3 ne ncessitent pas de traitement. Par contre, les sables lgrement argileux B2, les graves lgrement
46
argileuses B4 les sables et graves trs limoneux B5, les sables et graves moyennement fortement argileux B6 peuvent ncessiter un traitement pour pouvoir tre rutiliss, selon leur teneur en eau in situ et, pour certains, leur argilosit. Sols comportant des fines et des gros lments (classe C) Les matriaux C1 B1, C1 B3, C2 B1 et C2 B3 sont gnralement trs peu sensibles leau et sont utilisables sans traitement. Les matriaux de classe C2 contiennent une forte proportion dlments suprieurs 20 mm, ce qui fait que la mesure dIPI (qui seffectue sur la fraction 0/20) est souvent peu reprsentative. Pour valuer leur portance, il convient de pratiquer des essais la plaque. Sols insensibles leau (classe D) Ces sols, sables et graves alluvionnaires propres, sont utilisables ltat naturel. Il faut toutefois signaler que les sables fins et homomtriques, tels que les sables de dunes, posent des problmes de traficabilit et drodabilit. Il faut les recouvrir immdiatement aprs mise en uvre pour viter les dsordres. Matriaux rocheux (classe R) lintrieur de cette classe qui regroupe des matriaux trs diffrents, seuls deux types de roches sont passibles dun traitement au liant hydraulique pour utilisation en remblai. Craies (R1) La craie dense (R11) est utilisable sans traitement. Les craies de densit moyenne (R12) ou peu denses (R13) demandent tre traites ds quelles sont humides (tat hydrique h). Roches argileuses (R3) Cette classe comprend des roches de nature et de stabilit trs diverses (marnes, marnocalcaires, schistes non mtamorphiques, argilites, plites). Un critre essentiel vis--vis du besoin de traitement est leur fragmentabilit. Les roches argileuses classes fragmentables (R34) peuvent ncessiter un traitement.
47
Chapitre
4.2.2 - court terme (PST)
Rappelons que la PST (Partie Suprieure des Terrassements) correspond lpaisseur denviron 1 m directement situe sous la couche de forme ou de fondation. On attend de la PST : une portance suffisante et durable, y compris en prsence de lhumidit ; un minimum dhomognit dans le profil en long ; de plus dans les rgions ou les hivers peuvent tre rigoureux, une rsistance aux cycles gel-dgel. L encore, lobjectif est un niveau de portance suffisant, avec deux indicateurs pris en compte. Le premier est lIPI, pour lequel il faut obtenir environ 10 20 % de plus de ce qui est vis pour les remblais (cf. tableau 6) et, en tout cas, pas moins de 10 avec les plus mauvais sols. Le second est le California Bearing Ratio (CBR), traditionnellement mesur sur la fraction 0/20 mm aprs 4 jours dimbibition, pour lequel on exige : CBR 4j IPI Le fait de satisfaire cette condition constitue une garantie de tenue leau correcte du sol trait formant la PST.
48
4.2.3 - long terme (PST)
Le critre essentiel sera, in fine, le module de dformation lastique in situ. Celuici peut-tre mesur par des essais la plaque ou la Dynaplaque, ou bien dduit de mesures de dflexions condition que les mesures soient effectues sur un matriau dont ltat hydrique est reprsentatif. Sinon, il faut se rfrer des rsultats dessais de laboratoire. En laboratoire, le module peut tre valu, au moins approximativement, partir de divers essais (CBR ou compression simple, ce dernier sur matriau trait uniquement). Le tableau 7 indique les classes de portance au niveau de larase de terrassements (AR), cest--dire de la surface de la PST.
Tableau 7 : classes de portance long terme au niveau de larase de terrassements (surface de la PST) Module (MPa) Classe de larase AR0
20 50 120 200
AR1
AR2
AR3
AR4
Nota
La classe AR0 nest pas acceptable. Elle correspond des sols A, B2, B4, B5, B6 ou C1 trs humides (zones marcageuses ou inondables). Il est indispensable soit de purger les mauvais sols et de les remplacer par des matriaux insensibles leau, soit dliminer leau par drainage ou rabattement de nappe. Lobjectif tant daboutir au minimum la classe AR1. Pour les chantiers autoroutiers, SCETAUROUTE (EGIS) a cr deux classes darases intermdiaires : AR12 (40-80 MPa) et AR23 (100-120 MPa). Ces classes correspondent des cas frquemment rencontrs et donnent lieu des spcifications visant obtenir une classe de plate-forme plus leve [4] [5]. Dans les rgions froides, la protection de louvrage vis--vis du gel peut tre un facteur dterminant et justifier un traitement aux liants hydrauliques.
4.2.4 - Cas particuliers
Dans le cas o lon recherche essentiellement une bonne tenue leau (zones inondables par exemple), lindicateur pourra tre soit un niveau dimpermabilit (par exemple k < 10-5 cm/s), soit un rapport rsistance aprs immersion sur rsistance sec. Le traitement aux liants hydrauliques est, de ce point de vue, trs bnfique car un de ses effets est lobturation des capillaires.
49
Chapitre
Pour les autres cas, o lon vise augmenter la cohsion du sol, afin de pallier une insuffisance de compactage en zone daccs difficile et/ou diminuer la pousse contre un ouvrage, ou encore de raidir la pente de talus, lobjectif est gnralement une rsistance la compression R c du sol trait. Voici quelques valeurs cibles titre dexemple : remblaiement de zones difficiles daccs : R c > 0,5 MPa aprs 14 jours lair + 14 jours dans leau ; remblai de grande hauteur, partie basse baignant dans leau : R c > 1 MPa aprs 14 jours lair + 14 jours dans leau ; raidissement de pente de talus (x et y fonctions de la gomtrie de louvrage) : (R c)2j > x (pour se dispenser de tout coffrage) ; (R c)28j > y (pour stabilit terme).
4.3 Consistance des tudes

4.3.1 - (R)utilisation en remblai
La finalisation dun projet de terrassements avec traitement de sols passe par plusieurs phases dtude : tude prliminaire, avant-projet, projet, tape finale dajustement (cette dernire pouvant comporter des exprimentations de chantier). Ce droulement comprend un volet gotechnique dune part, un volet conomique dautre part. Limpact environnemental est, de plus, valu systmatiquement dans les grands projets. Ltude conomique consiste affiner progressivement lvaluation des cots, au fur et mesure que la dfinition technique des solutions possibles se prcise. Elle comprend, dans certains cas, la comparaison entre la solution traitement et une ou plusieurs solutions alternatives. Ltude gotechnique comporte les tapes ci-aprs.
4.3.1.1 - Reconnaissance et caractrisation des sols (r)utiliser
Sur le terrain, il sagit de dterminer par sondages ou tranches et reconnaissance
50
visuelle le positionnement des divers types de sols en place (en dblais ou emprunts). Les chantillons de sols reprsentatifs sont identifis de manire complte. a) Sols proprement dits : granulomtrie ; argilosit (valeur au bleu, limites dAtterberg ou quivalent de sable) ; caractristiques de compactage Proctor Normal ; tat hydrique : teneur en eau naturelle wn ; que lon rapporte lOptimum Proctor Normal wOPN pour caractriser les tats secs (s) et trs secs (ts), que lon positionne par rapport aux limites dAtterberg dans le cas des sols fins plastiques par le biais de lindice de consistance Ic = (wl wn) Ip pour les 5 tats (th), (h), (m), (s) et (ts) ; indice portant immdiat (IPI), cest--dire indice CBR immdiat mesur sur une prouvette de sol compact lnergie Proctor Normal et sa teneur en eau naturelle ; de plus, si le sol contient une forte proportion dlments grossiers : Los Angeles (LA) et Micro-Deval en prsence deau (MDE) ; sil contient une fraction sableuse importante: coefficient de friabilit des sables (FS). b) Matriaux rocheux (classe R) Craies : masse volumique sche d ; teneur en eau naturelle wn ; caractristique de compactage Proctor Normal ; IPI. Roches argileuses : masse volumique d ; coefficient de fragmentabilit FR ; coefficient de dgradabilit DG ; teneur en eau naturelle (si trs fragmentable) ; paramtres de compactage (laboratoire ou chantier exprimental). Autres matriaux rocheux : LA, MDE, si fragmentable : coefficient FR (cas des roches altres ou mal cimentes), si trs fragmentable : paramtres de compactage. c) Tous matriaux Si la prsence de sels solubles est avre ou souponne, ils sont identifis et doss. On rappelle que les sels solubles ont gnralement une forte influence sur la cintique et le dveloppement de la prise dun liant hydraulique. Dans certaines rgions, le plus grand danger est reprsent par les sulfates, susceptibles de provoquer des gonflements. Il convient galement de vrifier que le sol ne contient pas de matires organiques en quantit pouvant perturber son traitement.
51
Chapitre
d) Vrification de laptitude du sol au traitement Sauf si la solution prvue est dj prouve, il convient de vrifier laptitude du sol au traitement avec le liant a priori choisi. Cette aptitude peut tre tablie simplement par lessai de gonflement volumique acclr, le maximum admissible tant de 10 %.
4.3.1.2 - valuation des probabilits mtorologiques et de leurs consquences possibles sur le chantier
En se basant sur les donnes mtorologiques connues pour la rgion et la priode prvue pour le chantier, il est indispensable de prendre en compte les diffrents pisodes plausibles (pluies, gel/dgel, priodes sches, etc.). Cette dmarche doit permettre : de caler au mieux les dates des diffrentes phases du chantier ; destimer les variations probables de ltat hydrique du ou des sols. Bien entendu, on nest pas ici dans le cas dune science exacte et il peut y avoir des surprises, bonnes ou mauvaises. En tout tat de cause, lexprience locale en matire de terrassements et de traitement sera prcieuse pour optimiser les prvisions et dfinir les mesures prendre, y compris si le pire venait se produire.
4.3.1.3 - tude de formulation
Choix du (ou des) liant(s) Deux considrations guident a priori ce choix. La premire est la prdiction, par lexprience antrieure et par les tests sur chantillons de sol, des tats hydriques que le sol va prsenter et de la consistance quil aura. Lhumidit maximale laquelle on peut sattendre influe beaucoup sur le choix du type de traitement (simple ou double). Le deuxime facteur dterminant est dordre conomique. Il sagit de minimiser la distance de transport du liant. Dautant plus que les LHR ont t mis au point pour convenir au mieux avec les matriaux locaux. Dtermination des dosages en liant appliquer Ltude consiste mesurer lindice portant immdiat (IPI) sur des mlanges diffrents dosages en liant, ceci pour plusieurs teneurs en eau possibles au moment du chantier. Il est commode de prsenter les rsultats sous forme dabaques, dont un exemple est illustr par la figure 4. Si ncessaire, ltude se base galement sur des essais CBR (cf. 4.2.2).
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volution de lindice portant immdiat (IPI) en foncion du dosage en LHR pour diffrentes teneurs en eau du sol Indice portant immdiat (IPI) 15 w=18 % w=20 %
Dosages en LHR ncessaires pour obtenir un indice portant immdiat (IPI) de 5, 10, ou 15 en fonction des teneurs en eau du sol (sans tenir compte de lvaporation produite au malaxage) Dosage en LHR (%) 4 IPI=15
w=24 % 10
3 IPI=10
IPI=7 2 Dosage chantier 5 1

W chantier
0 0 1 2 3 4 Dosage en LHR (%)
18
19
20
21
22 23 24 Teneur en eau (%)
Figure 4 : exemple de prsentation des rsultats dune tude de formulation de traitement dun sol pour rutilisation en remblai.
En se basant sur ces rsultats, il est possible de choisir un dosage en liant nominal, correspondant ltat hydrique escompt au moment du chantier et garantissant une portance suffisante. Si la teneur en eau rellement constate est diffrente, le dosage en liant est modifi conformment aux abaques. Un point important dont il faut tenir compte est la dispersion des caractristiques du sol. Si certains sols sont homognes (par exemple limons de plateau, craies), dautres sont franchement htrognes. Il importe donc de disposer dchantillons reprsentatifs de la formation traiter, de manire obtenir un minimum de portance partout, y compris dans les zones les moins bonnes. On tiendra compte aussi de la dispersion du dosage en liants inhrente aux mthodes et matriels dpandage et de malaxage.
53
Chapitre
4.3.2 - (R)utilisation en PST
Les tapes Reconnaissance et caractrisation des sols (cf. 4.3.1.1) et valuation des probabilits mtorologiques (cf. 4.3.1.2) concernent videmment aussi les sols destins la PST. Dans toute la mesure du possible, on sefforcera de slectionner les sols de PST et, si ncessaire, de rduire leur htrognit. Dans certains cas cela se fait par mise en dpt provisoire. Pour certains fonds de dblais, on peut tre conduit enlever le sol en place et lui substituer un meilleur sol. En pratique, ces oprations ne sont pas souvent ralisables conomiquement et la solution est frquemment le traitement en place.
4.3.2.1 - tude des performances court terme
Ltude est avant tout base sur des mesures dIPI, comme dcrit ci-dessus au 4.3.1.3. Comme indiqu prcdemment, la valeur minimale dIPI obtenir est de 10, afin dassurer une traficabilit correcte pour la suite du chantier. Les valuations dIPI sont compltes par des mesures de CBR aprs immersion pour sassurer de la rsistance leau du sol trait.
4.3.2.2 - Module lastique (E)
Le module la surface de larase de terrassements (cf. tableau 7) est un impratif supplmentaire guidant la formulation. Le projeteur peut se trouver en face de cas divers. a) Le sol trait est un matriau dj connu, dont le module a t mesur in situ. On peut se borner des vrifications succinctes. b) Le traitement tudi na pas t test en place. Le module du matriau trait doit alors tre soit mesur, soit estim partir dessais de laboratoires. Diverses mthodes existent par exemple : mesure dun module dynamique par transmission dimpulsion ; calcul du module tangent partir de la pente contrainte-dformation dessais mcaniques (compression, fendage, ventuellement traction).
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Pour les chantiers de faible importance, on se contente parfois dune valuation de lordre de grandeur du module laide de relations empiriques partir de la rsistance de compression simple R c, voire mme du CBR (sont cites des relations du style Estatique (MPa) 5 CBR pour des sols fins). En tout tat de cause, tant les mesures en laboratoire que les estimations partir dune autre caractristique ncessitent in fine un calage avec la mesure en place. Il faut, de plus, raliser les essais de laboratoire sur des prouvettes suffisamment ges pour que le ou les liant(s) ai(en)t produit lessentiel de leur effet de rigidification (idem pour les essais in situ).
4.3.2.3 - Rsistance au gel
Selon le climat rgional, le type et lpaisseur de la chausse venir, la priode de terrassements, lexposition locale de louvrage, etc., la rsistance du sol trait aux cycles gel-dgel peut devenir un facteur cl de la formulation (figure 5). Lessai de rfrence est celui de gonflement au gel (norme NF P 98-234.2). En utilisant la pente P de la courbe gonflement (exprime en mm) en fonction de lindice de gel [exprim en (C.h)1/2], on visera : P < 0,05 (matriau non glif SGn) pour un site extrmement expos ; 0,05 < P < 0,40 (matriau peu glif) pour un site expos. Toutefois, lessai de gonflement au gel tant relativement lourd et long, on se contente le plus souvent de mesurer la rsistance en compression simple R c que lon situe par rapport au minimum empirique de 2,5 MPa.
Limon A2
35
P = 0,62
30 Gonflement (en mm) 25 20 15 10 5 0 10
2% R LH
P = 0,56
0%
LHR
P = 0,48
2% chaux vive
3% LHR
20 30 40
P = 0,01
50
Indice de gel (C x h )1/2

Figure 5 : exemple damlioration du comportement au gel dun limon trait au LHR.
55
Chapitre
4.3.2.4 - Dtermination du (des) dosage(s)
Au final, lensemble des tudes ci-dessus conduit fixer le dosage en liant ncessaire et suffisant. Comme indiqu au 4.3.1.3, ce dosage nominal est assorti de possibilits de variations permettant de coller au mieux aux conditions relles du chantier, tat hydrique en particulier.
4.3.3 - Cas particuliers
Outre les phases incontournables de reconnaissance et didentification des sols, on se fonde essentiellement sur le niveau de rsistance mcanique moyen terme pour dterminer le(s) dosage(s) en liant(s), lindicateur frquemment retenu tant la rsistance la compression simple R c (cf. 4.2.4). Pour le cas particulier o lon veut viter limbibition et couper les entres capillaires, ltude est base sur la ralisation dessais au permamtre.
4.3.4 - Niveaux dtude
Pour les petits chantiers dans un environnement connu, ltude du traitement peut seffectuer en une seule tape. Par contre, pour les grands chantiers, ltablissement du projet final passe par plusieurs phases que le ou les tudes de traitement(s) accompagnent en saffinant progressivement. Le tableau B I I du GTS [2] dcrit les diffrents niveaux dtude.
56
4.4 Commentaires sur quelques traitements

Vu la trs grande diversit des sols que lon peut rencontrer, il nest pas possible de donner des rgles gnrales de dosage en liant. Voici simplement quelques exemples concernant des sols bien dfinis, abondants rgionalement. Limons argileux (A2) En remblai, le dosage en chaux vive va de 1 3 %, selon ltat hydrique. Alternativement, les limons de cette classe peuvent tre rendus utilisables avec 1 3 % de LHR pour travaux de terrassements, moins cher que la chaux. En PST, si lon veut atteindre un haut niveau de portance ou si la protection vis-vis du gel lexige, ces sols peuvent recevoir un double traitement : 1 2 % de chaux, puis 3 4 % de ciment ou LHR. Un simple traitement au LHR spcifique constitue une alternative intressante, simplificatrice et conomique.
Craies (R1) Les craies R12 (h) sont couramment traites aux environs de 2 % de chaux en construction de remblai. Le traitement de craie la chaux mobilise la raction dite de syntaxie [2]. Ces mmes craies sont de plus en plus souvent traites peu prs aux mmes dosages avec un LHR adapt, moins cher que la chaux et conduisant des performances mcaniques plus leves. En PST, ce mme type de craies trait avec 3 4 % de LHR adapt procure une arase de terrassements parfois AR1, souvent AR2.
57
Chapitre
4.5 Excution du traitement

Le traitement de sol pour remblais et PST seffectue en place.
4.5.1 - Matriels
Pour les corps de remblai, les charrues disques ou socs sont largement employes. cela deux raisons principales : atteles un puissant tracteur sur chenilles, elles sont mme doprer dans des sols trs peu portants ; elles sont capables de malaxer des sols contenant des blocs, de dimensions allant jusqu 250 mm pour les charrues disques, 350 mm (voire 400) pour les charrues socs. Pour la partie suprieure des terrassements, lemploi de pulvimalaxeurs puissants simpose. En effet, ces engins assurent une mouture plus fine et une rpartition du liant plus homogne que les charrues, ainsi quun meilleur contrle de lpaisseur traite. Toutefois, les pulvimalaxeurs ne peuvent gure travailler dans des matriaux contenant des gros lments dpassant 100-120 mm, auquel cas il faut sen tenir aux charrues.
58
4.5.2 - Mthodes dexcution du traitement
4.5.2.1 - Traitement en dblai (ou en emprunt)
Le traitement ou prtraitement en dblai prsente lavantage damliorer la traficabilit dans le dblai. Le traitement, ou au moins sa premire phase, est effectu sur place ; le matriau trait ou prtrait est ensuite repris, transport et pandu en couches rgulires pour constituer le remblai. Cette mthode permet doptimiser les oprations, en combinant : en dblai ou emprunt, scarification/vaporation(ou arrosage), prtraitement la chaux ou traitement complet ; en remblai, ventuellement la deuxime phase de traitement, rglage et compactage.
Le prtraitement est parfois ralis directement la dcapeuse-autochargeuse, en particulier avec un matriau graveleux limoneux. Une mthode de reprise bien choisie amliore la qualit du malaxage. Cest le cas de la reprise la dcapeuse-autochargeuse aprs passage de charrue(s). Par ailleurs, on a parfois recours la mthode du dpt-reprise pour le traitement de sols contenant des gros lments (jusqu 350 mm environ). Le liant (chaux ou LHR) est pandu au dosage vis sur le sol excaver, qui est enlev la pelle et
59
Chapitre
mis en dpt provisoire en formant un tas constitu par couches horizontales. Le tas est souvent repris par extraction frontale ce qui assure une certaine homognisation avant la construction du remblai. Signalons au passage que des mthodes de terrassements et traitement spcifiques ont t mises au point pour certains matriaux, la craie par exemple [6].
4.5.2.2 - Traitement sur le remblai
Cette mthode offre lintrt de pouvoir limiter le volume de sol traiter. En effet, lensemble des oprations dexcavation, chargement, transport et pandage est susceptible dasscher quelque peu un sol lgrement trop humide et, parfois, de raliser un mlange de sol bnfique. Au vu du comportement en remblai (profondeur dornires), du comportement sous charge (matelassage ou non) ou de mesures in situ (teneur en eau, IPI, module), on peut dlimiter avec prcision les zones ncessitant un traitement et ne traiter quelles.
4.5.3 - Compactage
Les engins et les rgles de compactage sont codifis de manire trs dtaille dans le Guide technique GTR et ses annexes [1]. Seuls quelques commentaires sont donc prsents ici. Rappelons que lobjectif de densification exig normalement pour les remblais (et fonds de dblai) est q4, savoir : masse volumique apparente sche moyenne (d)m pour lensemble de la couche suprieure ou gale 95 % de la masse volumique apparente sche maximale OPN : (d)m 95 % (d)OPN ; masse volumique apparente sche en fond de couche (d)fc suprieure ou gale 92 % de la masse volumique apparente sche maximale OPN : (d)fc 92 % (d)OPN . On considre que le fond de couche correspond aux 8-10 cm infrieurs. Le prcompactage avant malaxage en place est une opration indispensable, qui permet lpandeur et lengin de malaxage de rouler sur une surface rgulire, donc de matriser dosage et paisseur traite.
60
Le feuilletage des sols fins plus ou moins cohsifs (sables, limons, argiles, craies, etc.) est un phnomne trs prjudiciable la tenue finale. Pour sen affranchir, on se rsout parfois venir enlever la crote superficielle dsolidarise de la masse du sol. On peut aussi lviter lors du compactage en utilisant des rouleaux pieds dameurs, statiques ou vibrants, puis en limitant lutilisation des compacteurs vibrants et en privilgiant les compacteurs pneus. Toujours avec les sols fins cohsifs, les compacteurs pneus ont un effet de ptrissage bnfique. Accessoirement, ils sont utiles pour dtecter les zones de matelassage ( purger, arer ou traiter).
4.5.4 - Importance de la matrise de la teneur en eau
Lexcs dhumidit dans un sol est un souci majeur et cest une des raisons conduisant son traitement. linverse, il faut prendre toutes les mesures ncessaires pour viter un dficit deau dans un sol trait, dabord pour favoriser son compactage, ensuite pour permettre aux ractions hydrauliques de se dvelopper compltement afin que la couche traite atteigne les performances vises. cet gard, il faut tre conscient de la difficult dassurer une humidification complte et homogne dans un matriau trs peu permable, comme un sol argileux ou trs limoneux. Un simple arrosage sur la surface ferme dun sol fin aboutira beaucoup de ruissellement superficiel et une faible pntration dans les fissures ou ornires. Il est donc impratif soit de bien scarifier le sol avant larrosage, soit, mieux, darroser par enfouissement. Soulignons au passage quil faut aussi disposer dun stockage deau et de matriels darrosage de capacit suffisante.
61
Chapitre
4.5.5 - Importance du drainage
Quil y ait traitement ou non, la mise en place dun bon drainage est une mesure ncessaire et efficace pour combattre les excs deau. Les dispositions constructives ressortent largement du bon sens : amnagement de cunettes ou fosss, exutoires aux points bas, etc.
4.6 Effet du traitement de la PST sur le dimensionnement

Le module de la PST influe directement sur le niveau de portance non seulement de larase de terrassements, mais aussi de la plate-forme supportant la chausse. La rflexion concernant le dimensionnement de louvrage doit donc dmarrer ds le stade des terrassements. Un supplment de performance mcanique long terme pour la PST ne reprsente pas ncessairement un supplment de cot important, mais il peut amener une conomie substantielle pour les couches de formes ou dassises. Un dosage de liant un peu plus lev peut ainsi savrer globalement bnfique pour lconomie du projet.
62
Chapitre
Traitement des sols pour couche de forme
5.1 Plate-forme et couche de forme 5.2 Matriaux de couche de forme traite 5.3 Consistance des tudes 5.4 Commentaires sur quelques traitements pour couche de forme 5.5 Dimensionnement des couches de forme traites 5.6 Ralisation des couches de forme traites
63
Chapitre
5.1 Plate-forme et couche de forme

Rappelons quune chausse est construite sur un ensemble appel plate-forme support de chausses ( plate-forme en abrg) qui comprend (figure 6) : le sol support (dblai ou remblai), appel partie suprieure des terrassements (PST) sur environ 1 m et dont la surface constitue larase de terrassements, une couche de forme (CdF) ventuelle.
Arase de terrassements Plate-forme support de chausse
Couche de forme
1m
Partie suprieure de terrassements (PST)
Sol support
Figure 6 : coupe type dune plate-forme support de chausse
64
5.1.1 - Exigences concernant la plate-forme
court terme (au cours du chantier), la plate-forme doit satisfaire aux exigences de : traficabilit pour la circulation des engins construisant la chausse ; nivellement, pour assurer la rgularit des couches de chausse et luni final ; portance pour un compactage satisfaisant des couches dassises (module ou dflexion) ; tenue au gel, si ncessaire.
Les chiffres spcifis dpendent de limportance de louvrage construire, des types de matriaux (traits ou non) et, dans une certaine mesure, des conditions dexcution. Ainsi les spcifications a minima sont frquemment : Petits chantiers (faible trafic) : module EV2 la plaque ou quivalent Dynaplaque 30 MPa ; ou dflexion sous essieu de 130 kN 400.10-2 mm. Chantiers courants : tolrance de nivellement de la plate-forme : +/- 3 cm par rapport la ligne rouge des terrassements ; module EV2 50 MPa ou dflexion 200.10-2 mm avec matriaux non traits ; dflexion 100.10-2 mm avec matriaux traits.
65
Chapitre
Grands chantiers (autoroutes, pistes aronautiques, etc.) : tolrance de nivellement : +/- 2 cm modules EV2 80 MPa dflexion 150.10-2 mm avec matriaux non traits dflexion 70.10-2 mm avec matriaux traits long terme, la plate-forme est caractrise par une classe de portance, dont les caractristiques mcaniques rsultent de la combinaison de celles de la PST et de lventuelle couche de forme. La rsistance au gel est galement prise en compte pour le comportement long terme.
5.1.2 - Justifications et rles dune couche de forme
Les objectifs dune couche de forme sont de deux ordres : ceux correspondant la phase de construction de la chausse (donc court terme) et ceux lis au comportement de louvrage en service (donc long terme). court terme, on demande une couche de forme dassurer : un nivellement convenable de la plate-forme, permettant de mettre en uvre la couche dassises sus-jacente conformment aux tolrances dpaisseurs spcifies ; la protection du sol support (PST) vis--vis des intempries, gel prcoce inclus ; une traficabilit satisfaisante pour les engins et camions lors de la construction de la couche dassises sus-jacente. long terme, les rles dune couche de forme sont : lhomognisation de la portance du support ; une amlioration de la portance de la plate-forme, contribuant minimiser le cot de lensemble couche de forme-structure de chausse ; dans le cas de sols sensibles leau, le maintien de cette portance en toutes saisons ; la protection du sol-support vis--vis du gel, si ncessaire. Parfois, la couche de forme peut aussi tre conue de manire participer au drainage densemble de la chausse.
66
5.1.3 - Classes de portance long terme des plates-formes
Le critre de classement est le module de dformation rversible (module dYoung) caractrisant lensemble PST + couche de forme ventuelle, assimile un massif unique. Ce paramtre sera utilis dans la modlisation et le dimensionnement. On distingue 4 classes de plate-forme (tableau 8).
Tableau 8 : classes de portance long terme des plates-formes Module lastique (MPa) Classe de plate-forme 20
PF1
50
PF2
120
PF3
200
PF4
Le module long terme ci-dessus peut tre assimil au module court terme, EV2 mesur par essais de plaque ou quivalent la Dynaplaque ou par dflexion, la condition express que les mesures in situ soient effectues sur des matriaux dont ltat est analogue (ou trs voisin) leur tat long terme, sous chausse. Cette condition concerne deux aspects. Ltat hydrique du sol : si les mesures ne peuvent tre ralises sur matriaux ayant ltat hydrique escompt long terme, on extrapole le module long terme partir dessais de laboratoire pratiqus diffrentes teneurs en eau (CBR par exemple). Ceci ne concerne que les sols sensibles leau. Le degr de rigidification apport par le liant: si le sol a t trait la chaux seule, pour raison dhumidit excessive, les mesures de module court terme peuvent constituer une valuation a minima du niveau de module long terme. En revanche, si le sol a t trait avec un liant hydraulique produisant une nette rigidification terme, il est indispensable de sappuyer sur une tude de laboratoire donnant lallure de laccroissement du module en fonction du temps (voir en particulier 5.3.3).
67
Chapitre
5.2 Matriaux de couche de forme traite

5.2.1 Critres de slections a priori
Quel que soit le type de couche de forme, traite ou non, les sols la constituant doivent prsenter : une faible dispersion de leurs caractristiques afin daboutir une plate-forme assez homogne ; une dimension maximale des plus gros lments compatible avec les exigences de nivellement et de mise en uvre. Pour une couche de forme traite, lhomognit du gisement de sol potentiel svalue par la dispersion de la densit maximale Proctor Normale (d)OPN. Le tableau 9 (extrait du GTS [2]) prcise les utilisations possibles en fonction de la dispersion observe.
Tableau 9 : utilisation possible des sols traits en couche de forme en fonction de leur homognit Dispersion* de la densit sche (d)OPN
4% 6% 8% 10 %
Utilisation possible du matriau trait

Niveau dhomognit excellent mais quil nest pas justifi, sauf exception, dexiger pour une couche de forme. Matriau homogne pouvant tre utilis aprs traitement dans tous types de couches de forme et notamment dans les structures couches de forme assises de chausses Matriau moyennement homogne pouvant tre utils dans la majorit des couches de forme en sol trait, lexception du cas voqu ci-dessus. Matriau relativement htrogne dont lemploi en couche de forme traite est rserver aux chantiers moyens et petits dans lesquels la classe de plate-forme est limite PF3.
* La dispersion est exprime par : le rapport entre ltendue des mesures et la moyenne de ces mesures si leur nombre N 10 ; le rapport entre deux fois lcart type et la moyenne de ces mesures si leur nombre N > 10.
La dimension maximale admissible dpend du mode de malaxage : maximum 100 mm (de prfrence 80 mm) pour un malaxage en place au pulvimalaxeur ; 50 mm pour un malaxage en centrale. Si la proportion dlments plus grossiers nest pas trop leve, le matriau peut tre prpar par criblage pralable, surtout pour un malaxage en centrale.
68
5.2.2 - Distinction entre sols amliors et sols stabiliss
Il est fondamental de faire la distinction entre deux types, ou plutt niveaux, de traitement. Le premier correspond une simple amlioration des caractristiques gotechniques du sol (diminution de la teneur en eau, augmentation de la portance, diminution de la sensibilit leau, etc.) sans transformer radicalement le comportement qui reste celui dun sol. Lamlioration naboutit pas crer un matriau de type semi-rigide, mme sil peut y avoir long terme un accroissement non ngligeable du module. Les critres de dimensionnement applicables un sol amlior par traitement restent ceux applicables un sol non trait (voir 5.6). Le second, que lon peut dnommer stabilisation, confre au sol trait un module lastique dun niveau tel quil se comporte, long terme, comme un matriau semirigide, auquel il convient ds lors dappliquer les critres correspondants (voir 5.6). Schmatiquement, les amliorations correspondent des traitements la chaux seule visant essentiellement lutilisation de sols trop humides et laccroissement de la portance immdiate. Les stabilisations correspondent la plupart des traitements au ciment ou au LHR, qui produisent une lvation sensible du module long terme. Les doubles traitements (chaux puis ciment ou LHR) conduisent le plus souvent au niveau stabilisation et parfois au niveau amlioration . Le traitement aux LHR spcifiques au double traitement, dont certains sont base de clinker et de chaux, conduit lun ou lautre niveau de traitement. Le rsultat est donn par ltude spcifique des proprits long terme.
Nota Cette distinction entre amlioration et stabilisation est pratique depuis des dcennies pour les chausses dans les pays tropicaux et dsertiques aussi bien dans les pays anglophones que dans les pays francophones [7]
5.2.3 - Performances obtenir aprs traitement
5.2.3.1 - Spcifications communes
Aptitude du sol au traitement Le mlange sol + liant(s) slectionn(s) doit satisfaire aux critres du tableau 10 lorsque soumis lessai daptitude selon la norme NF P 94-100.
69
Chapitre
Tableau 10 : critres pour dcider de laptitude dun sol au traitement au ciment ou la chaux Type de traitement Aptitude du sol
Apte Douteux Inapte Apte Douteux Inapte
Gonflement volumique Gv (%)

5 5 10 10 5 5 10 10
Rsistance la compression diamtrale R tb (MPa) aprs 7 J dimmersion 40 C

0,2 0,1 0,2 0,1 Paramtre non pertinent (lenteur de la prise pouzzolanique)
Liant hydraulique ventuellement associ la chaux
Chaux seule
Les critres de rsistance ci-dessus sont valables pour les ciments. Avec certains LHR, le seuil de 0,2 MPa peut ne pas tre atteint 7 jours, alors que le sol trait est satisfaisant. Une tude spcifique est alors ncessaire. Portance immdiate La portance obtenir la mise en uvre est logiquement plus leve que celle que lon demande en PST (tableau 11).
Tableau 11 : indice portant immdiat (IPI) minimum obtenir la mise en uvre dune couche de forme traite A1 C1 A1 B5 C1 B5
20
Classes de sols
A2 C1 A2 B6 C1 B6
15
A3 C1 A3
Autres classes
IPI minimum
10
Selon exprience ou tude spcifique
Les essais de poinonnement sont conduits sur prouvettes compactes avec lnergie Proctor Normal et la teneur en eau maximale prvisible.
5.2.3.2 - Performances viser pour les sols amliors
court terme : tenue limmersion Le test de rfrence est le CBR aprs 4 jours dimmersion, sur prouvettes compactes lnergie Proctor Normal et aux 2 valeurs de teneur en eau dlimitant la plage autorisant une mise en uvre convenable. Deux conditions doivent tre satisfaites : CBR4J CBR4J 20 et 1 IPI
70
Nota Lessai CBR est pertinent pour les sols amliors (traitement la chaux seule ou avec certains LHR). Il peut perdre toute signification pour un sol stabilis ayant dvelopp une rigidit apprciable lchance des 4 jours.
Au jeune ge : tenue au gel Sil y a risque de pntration du gel dans la couche de forme, on se rfre gnralement au critre de la rsistance en compression simple R c du sol trait. La condition respecter est : Rc 2,5 MPa lge correspondant la date probable du premier pisode de gel sur le chantier.
Nota Lessai de compression simple est nettement plus facile et plus rapide que ltude de gonflement au gel avec essais selon NF P 98-234-2. Toutefois, en cas de rsultats limites ou de comportement atypique, cest ce dernier essai quil convient de pratiquer pour sassurer que le sol trait est non glif (SGn).
5.2.3.3 - Performances viser pour les sols stabiliss
Dlai de maniabilit Le dlai, dans lequel lensemble des oprations de mise en uvre (compactage compris) doit tre termin, est couramment de 4 6 heures. Un dlai de maniabilit nettement plus long est obtenu avec certains LHR, le maximum annonc tant de 16 heures 20 C, ce qui procure de la souplesse au chantier.
Nota En laboratoire, deux mthodes de mesure du temps de maniabilit coexistent, lune par suivi de lvaluation de la densit maximale Proctor Normal, lautre par propagation dondes soniques. Quelle que soit la mthode, il est ncessaire dvaluer le dlai la temprature maximale prvisible du sol au cours des travaux. Il est intressant de le connatre aussi la temprature minimale probable.
ge autorisant la circulation sur la couche traite On admet gnralement quune couche de forme stabilise peut tre circule sans dommage ds que sa rsistance en compression simple R c atteint 1 MPa. En laboratoire, on mesure R c diffrents ges et on interpole pour dterminer le dlai de mise en circulation, ce dernier pouvant tre modul en fonction de la temprature.
71
Chapitre
Au jeune ge : tenue limmersion L encore, lindicateur est la rsistance en compression simple Rc. Ainsi, on mesure : R c60 aprs 60 jours de cure normale 20 C, R ci aprs 28 jours de cure normale, puis 32 jours dimmersion totale dans de leau 20 C. Gnralement, la tenue limmersion est juge satisfaisante si : R ci 0,80 avec un sol de VB 0,5 s R c60 R ci 0,60 avec un sol de VB 0,5 s R c60 On pourra tre amen renforcer ces exigences si louvrage est particulirement expos des entres deau (zone inondable, nappe phratique trs proche, etc.). Au jeune ge : tenue au gel L encore, il sagit de garantir que le matriau aura dvelopp une rsistance suffisante au moment o le premier gel risque de se produire. Lindicateur est la rsistance en traction directe Rt ou la rsistance par fendage (essai brsilien ) R tb. En rgle gnrale, la condition satisfaire est : R t 0,20 MPa ou R tb 0,25 MPa
Des cas particuliers (climat trs rude, certains matriaux comme la craie) sont passibles de spcifications plus svres. Performances mcaniques long terme Les caractristiques mcaniques utiliser pour le dimensionnement sont le module de rigidit (ou module dYoung) E et la rsistance en traction directe R t. Celle-ci est, soit mesure directement, soit dduite partir de lessai de fendage (compression diamtrale) par la relation : R t ~ 0,8 R tb Ces caractristiques sont mesures 28 et 90 jours avec les ciments et LHR durcissement rapide , 180 jours avec les LHR durcissement normal . Le couple E-Rt, mesur 90 ou 180 jours, est la base de la dfinition de la classe mcanique du matriau trait. Il permet de le situer dans labaque de la figure 7.
72
Rt (MPa)*
Zone 1
0,5
Zone 2
Zone 3 0,2 Zone 4 Zone 5
0,1 103
104
E (MPa)**
* Lorsque ltude a t ralise partir dessais de compression diamtrale, Rt est valu partir de la relation : Rt = 0,8 Rtb (la valeur du coefficient (0,8) a t modifie par rapport celle figurant dans le GTR (0,9) pour tre en cohrence avec le Guide technique Conception et dimensionnement des structures de chausses, SETRALCPC, 1994 ). ** Le module E est dtermin soit partir dun essai de traction directe (norme NF P 98 232-2), soit partir dun essai de compression diamtrale (norme NF P 98 232-3) en utilisant dans toute la mesure du possible le dispositif de mesure de la dformation diamtrale dcrit dans larticle rfrenc [22].
Figure 7 : abaque de situation des matriaux de couche de forme traits aux liants hydrauliques (stabiliss)
La classe mcanique du sol trait est ensuite dtermine comme indiqu dans le tableau 12, en distinguant traitement en centrale (plus prcis, donc plus performant) et traitement en place.
Tableau 12 : dtermination de la classe mcanique dun sol trait en fonction de ses caractristiques mcaniques et de son mode de fabrication. Traitement en centrale
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5
Traitement en place
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zones 4 et 5
Classe mcanique
1 2 3 4 5
Pour une couche de forme, il faut parvenir au moins la classe mcanique 5.
73
Chapitre

La finalisation dun projet routier ou autoroutier avec traitement de sol passe par plusieurs stades : avant-projet, projet, ajustement final avec dventuelles planches dessai. La dmarche comporte trois volets : conomique, technique, environnemental. Ltude technique comporte les tapes ci-aprs.
5.3.1 - Reconnaissance et caractrisation des sols (r)utiliser en couche de forme
Quil sagisse demprunt(s) ou de dblai(s), le gisement de sol envisag fait lobjet dune reconnaissance, dun chantillonnage et dune caractrisation complets et prcis. Le ou les sol(s) sont identifis et caractriss avec la gamme dessais lists en 4.3.1.1. Laptitude du sol au traitement est value comme indiqu en 5.2.3.1. Lhomognit du gisement est dtermine daprs la dispersion de la densit maximale Proctor Normal (cf. 5.2.1 tableau 9). Si la proportion de gros lments est importante, il convient dtudier tout de suite si les lments de trop grande taille pourront tre limins par criblage, ou non. Les critres de dcision sont la proportion dlments inacceptables pour le malaxage et le caractre plus ou moins collant (argileux) de la fraction fine. Dans la perspective dun traitement au liant hydraulique, il faut tre particulirement vigilant quant lventuelle prsence dlments nocifs pour la prise du liant. On sattachera donc la recherche dinhibiteurs et autres perturbateurs tels que matires organiques, nitrates, chlorures et, surtout, sulfates.
5.3.2 - valuation des conditions mtorologiques probables
Comme dans les cas des terrassements, on sefforce, en fonction de la priode de travail prvue, de prdire la mto la plus probable et den valuer les cons-
74
quences quant ltat hydrique du sol au cours des oprations successives. Le cas chant, la date possible dun premier pisode de gel doit aussi tre prise en compte.
5.3.3 - tude de formulation
5.3.3.1 Choix du ou des liant(s)
Plusieurs considrations orientent ds le dpart ce choix : les caractristiques gotechniques du sol pressenti, son tat hydrique probable et, pour une large part, la classe de plate-forme vise. Dans ce cadre, le rle que lon entend faire jouer la couche de forme dans la conception densemble du projet est un facteur fondamental. Ces donnes techniques, en conjonction avec les valuations conomiques, conduisent un premier choix du type de traitement, soit amlioration, soit stabilisation. partir de l, la proximit, la disponibilit et, bien sr, le prix de tel ou tel liant sont des facteurs dcisifs. L encore, les LHR se rvlent souvent avantageux, car conomiquement comptitifs et techniquement conus pour les matriaux locaux.
5.3.3.2 - Dtermination des dosages adopter
Cas des amliorations Ltude est mene suivant les principes et la mthodologie exposs prcdemment pour les remblais (cf. 4.3.1.3) et surtout des PST (cf. 4.3.2). Lensemble de ces tudes aboutit fixer le(s) dosage(s) en liant(s) ncessaire(s) et suffisant(s). Pour tenir compte des variations inhrentes au chantier (compacit, humidit), on dfinit une plage de variation possible autour du dosage de base. Cas des stabilisations Le dosage en liant hydraulique est dtermin partir dune tude de type matriau semi-rigide, avec un objectif de classe mcanique situe dans labaque E-R t de la figure 7. Au niveau dtude 2 et 3 (voir ci-aprs), la dmarche inclut ltude de la sensibilit des caractristiques mcaniques aux dispersions de dosage, de compacit et dtat hydrique prvisibles au cours du chantier. Si ncessaire, la rsistance au gel est prise en compte pour la dtermination du dosage, comme indiqu en 4.3.2.3 et 5.2.3.3.
75
Chapitre
Pour les chantiers de petite taille dans un contexte bien connu, ltude peut tre relativement sommaire et ne comporter quune seule tape. Pour les grands chantiers, la finalisation du projet se fait en plusieurs phases. Les choix concernant la couche de forme (rle dans la structure, type de traitement, dosage) revtent une grande importance, avec trois niveaux dtude. Le niveau dtude est fonction : du mode de prise en compte de la couche de forme dans le dimensionnement de la chausse ; du niveau dexprience acquis sur des chantiers similaires ; de lintrt conomique dune optimisation du dosage. Le tableau C 1-I du GTS [2] prcise la teneur des tudes de chaque niveau. On notera quil comprend un niveau 0 correspondant la collecte pralable des donnes et de lexpertise disponibles. La logique de cette approche est illustre par la figure 8.
Mode de prise en compte de la couche de forme dans le dimensionnement de la chausse
Dtermination de la classe de plate-forme PFI suivant la mthode gnrale de classement dfinie dans le GTR
Dtermination de la classe de plate-forme PFI avec recherche dune optimisation du couple classe mcanique-paisseur de la couche de forme selon les rgles dfinies dans le tableau C1-XI du GTS [2]
Dimensionnement de lensemble couche de forme chausse par une mthode de calcul de structure
Les interactions du matriau avec le liant et le correcteur ventuel sont bien connues + Des tudes et des chantiers antrieurs permettent dvaluer lincidence des dispersions courantes dexcution sur le comportement mcanique du matriau trait OUI Lincidence conomique dune optimisation du dosage est importante NON
NON
OUI
tude de niveau 1
tude de niveau 2
tude de niveau 3
Figure 8 : logigramme dfinissant le niveau de ltude de formulation engager.
76
5.4 Commentaires sur quelques traitements pour couche de forme

En raison de la grande diversit des sols utilisables, il ny a pas de rgles gnrales pour les dosages en liants. On notera simplement que pour un mme sol, le dosage en liant hydraulique est (fort logiquement) suprieur en couche de forme ce quil serait en PST. Si le matriau utiliser prsente une argilosit leve, la solution est soit un prtraitement la chaux vive, soit un traitement unique avec un LHR adapt. Voici quelques exemples typiques (et non exhaustifs) de traitements en couche de forme. Limons peu plastiques (A1) Ces sols slectionns peuvent parfois tre traits directement au ciment ou au LHR. Des ordres de grandeur courants sont : 1 % de chaux vive (si ncessaire) + 6 % environ de CEM II 32,5 ou 6 7 % de LHR. Limons argileux (A2) 1 2 % de chaux vive (selon tat hydrique) + 4 6 % de CEM II 32,5 ou LHR, ou (selon tat hydrique) 6 7 % de LHR adapt. Il est ainsi souvent possible datteindre la zone 4 de labaque de classement (figure 6). Limons trs argileux Argiles Les sols de classe A3 ne seront utiliss en couche de forme quen dernier ressort, faute dautre matriau disponible. Ils requirent de forts dosages en liant(s). Les sols A4 (argiles plastiques) sont, en ltat actuel des connaissances, inutilisables. Sols sableux et graveleux teneur modre en fines (B1, B2, B3, B4, D1) Les sols peuvent tre traits directement au ciment (gnralement CEM II 32,5) ou au LHR, avec un dosage allant gnralement de 4 6 %. Si le sol est naturellement mal gradu, lajout dun correcteur granulaire peut savrer tre une option intressante pour complter le traitement. Sols sableux et graveleux forte teneur en fines (B5, B6) Leur granulomtrie permet, le plus souvent, dviter un pr-traitement la chaux. Toutefois, en fonction de leur argilosit et de leur tat hydrique, ces sols peuvent ncessiter un prtraitement la chaux suivi dun traitement aux liants hydrauliques (ciment ou LHR), soit dun traitement direct au LHR adapt.
77
Chapitre
Sols contenant des fines et des gros lments (C1, C2) Deux paramtres gouvernent le choix du mode de traitement : la proportion dlments trop gros vis--vis du mode de malaxage envisag ; la nature et largilosit de la matrice. supposer que la proportion dlments trop gros ne conduise pas rejeter le gisement, le choix du ou des liants seffectue selon les mmes principes que ci-dessus. Craies (R1) Un LHR adapt constitue souvent la meilleure option, techniquement et conomiquement. Avec les craies R12, un dosage de 5 7 % donne couramment les zones 4 et 5 de labaque. Dans les rgions crayeuses, cest frquemment la tenue au gel qui dicte le dosage minimal retenir. Avec une craie R11, un dosage de 5 % est gnralement suffisant.
Nota : amlioration ou stabilisation ? Les sols sableux et graveleux des classes B, D1, D2, les matriaux de classe C dont la fraction 0/50 est constitue des sols prcdents, certains matriaux rocheux, par exemple les craies (R1) ou les calcaires tendres (R23) traits au liant hydraulique donnent des matriaux semi-rigides ( stabiliss ). Les sols fins A1, A2, et A3 traits la chaux seule correspondent au mode amlioration . Les sols A1, et A2, traits au liant hydraulique, ventuellement associ la chaux, peuvent tomber dans lun ou lautre, selon le dosage en liant hydraulique et le niveau de rigidification quil leur confre. Ce sont les rsultats dtude en laboratoire qui permettent de trancher. Il en va de mme des matriaux C1A1, C1A2, C2A1 et C2A2. Pour les autres classes de sol, une tude spcifique est ncessaire pour se prononcer.
78
5.5 Dimensionnement des couches de forme traites

5.5.1 - paisseur fixe empiriquement par le GTR [1]
Le GTR prconise lpaisseur de couche de forme hp ncessaire pour supporter, par tous les temps, la circulation du chantier, permettre une mise en uvre correcte des couches de chausse et garantir long terme une portance minimale de la plate-forme. Pour une classe de sol donne, un tat hydrique et des conditions mtorologiques dfinies, le GTR prcise les conditions dutilisation permettant dobtenir une classe de plate-forme PFi partir dune arase de terrassements AR j. Les conditions dutilisation sont dfinies par rapport au code GWTS : G : action sur la granularit, W : actions sur ltat hydrique, T : traitement, S : protection superficielle. Un extrait des prconisations du GTR (fascicule II annexe 3) est donn dans le tableau 13. En pratique, si larase de terrassements est de classe AR3 ou AR4, aucune couche de forme nest ncessaire. Simplement, si le nivellement de larase nest pas totalement satisfaisant, on procde au fin rglage en appliquant une couche de matriau de quelques centimtres. Lexercice se rsume donc au passage de AR1 ou AR2 respectivement PF2 ou PF3. Pour cela, les paisseurs empiriques prconises par le GTR sont : 35 cm pour les couches de forme traites avec un liant hydraulique, ventuellement associ la chaux ; 50 cm pour les couches de forme traites uniquement la chaux.
79
Tableau 13 : exemples de conditions dutilisation et paisseurs de couche de forme prconises par le GTR (sol) paisseur prconise de la couche de forme e (en m.) et classe PF de la plate-forme support de chausse
PST n 3 AR1 AR2 PST n 4 AR2
Classe de sol
Observations gnrales
Situation mtorologique
Conditions dutilisation en couche de forme
Code GWTS PST n 1 PST n 2

AR1 AR1
pluie faible
Situation mtorologique ne garantissant pas une matrise suffisante de ltat hydrique du mlange sol + liant(s) Solution 1 : T : Traitement mixte : chaux + liant hydraulique S : Application dun enduit de cure gravillonn ventuellement clout Solution 2 : T : Traitement la chaux seule S : Application dun enduit de cure gravillonn ventuellement clout Situation mtorologique ne garantissant pas une matrise suffisante de ltat hydrique du mlange sol + liant(s) Solution 1 : W : Arrosage pour maintien de ltat hydrique T : Traitement mixte : chaux + liant hydraulique S : Application dun enduit de cure gravillonn ventuellement Solution 2 : W : Arrosage pour maintien de ltat hydrique T : Traitement la chaux seule S : Application dun enduit de cure gravillonn ventuellement Situation mtorologique ne garantissant pas une matrise suffisante de ltat hydrique du mlange sol + liant(s)
NON
A3h
A3m
La sensibilit leau et la plasticit leve des sols de cette classe impliquent un traitement associant chaux et liant hydraulique pour pouvoir les utiliser en couche de forme. Pour les plus plastiques dentre eux, un traitement la chaux seule peut tre envisag, notamment sil ny a pas de risques dapparition de gel peu aprs la ralisation. Ces sols se traitent exclusivement en place. Lorsquils sont dans un tat humide, la chaux est trs efficace pour faciliter leur malaxage et ajuster leur tat hydrique. Lorsquils sont dans un tat sec, leur emploi en couche de forme est dconseiller en raison de la difficult quil y a les humidifier de manire homogne.
0032
E = 0,35 PF2
E = 0,35 PF2
E = 0,35 PF3
E = 0,35 PF3
= ou -
pas de pluie
0042
(2) E = 0,5 PF2
(2) E = 0,5 PF2
(3)
(3)
++
pluie forte
NON (1)
clout 0132
+ ou =
faible pluie ou faible vaporation
E = 0,35 PF2
E = 0,35 PF2
E = 0,35 PF3
E = 0,35 PF3
clout 0142
(2) E = 0,5 PF2
(2) E = 0,5 PF2
(3)
(3)
vaporation importante
NON
A3s A4
Sols normalement inutilisables en couche de forme Sols normalement inutilisables en couche de forme
1. Sur cette PST, la mise en uvre dun matriau trait rpondant une qualit couche de forme nest pas ralisable. Procder dabord un traitement selon une technique remblai et se rapporter alors au cas de PST n 4 si leffet du traitement est durable et aux cas de PST n 2 ou 3 sil ne lest pas. 2. Mise en uvre en 2 couches. 3. Solution de couche de forme peu approprie, sauf vouloir rechercher un surclassement en PF3 ou PF4, auquel cas on appliquera les rgles de surclassement dfinies au 3.4.2 du fascicule I Principes gnraux du GTR.
80
5.5.2 - Choix dune paisseur diffrente Rgles de surclassement de portance de la plate-forme
Dautres considrations que celles conduisant aux paisseurs ci-dessus peuvent jouer. Loptimisation technico-conomiques globale du projet peut amener retenir une paisseur de couche de forme hcdf diffrente de lpaisseur hp ci-dessus. Assez rarement, la recherche dconomies peut faire choisir une paisseur moindre (par exemple si on dispose de matriaux de chausse peu coteux, dont il est avantageux daugmenter lpaisseur). Toutefois, le cas de loin le plus frquent est celui o lon veut augmenter la portance de la plate-forme afin de gagner sur le dimensionnement de la chausse. Lpaisseur de couche de forme ncessaire pour un surclassement de portance de la plate-forme par rapport aux indications du GTR (cf. 5.5.1) se calcule : en examinant lincidence de lpaisseur et des proprits de la couche de forme sur les contraintes et dformations dans les couches de chausse ; en vrifiant que les contraintes de traction restent admissibles dans la couche de forme en sol trait. Les effets, dans la chausse, dune variation dpaisseur de la couche de forme dpendent des caractristiques propres de la chausse. Nanmoins, par souci de simplification, des rgles de surclassement identiques sont prconises pour les diffrents types de chausse (souples, bitumineuses, semi-rigides ou mixtes). Les paisseurs indiques dans les deux tableaux ci-aprs dcoulent de la combinaison de calculs de mcanique des chausses et de constatations sur les performances en place. Couches de forme en sols limoneux et argileux traits en place Le type de traitement est choisir en fonction de largilosit et de ltat hydrique (tableau 14). Il sagit le plus souvent d amliorations .
Tableau 14 : conditions de surclassement de portance des plates-formes avec couche de forme en sol fin trait en place Classe de larase Matriau de la couche de forme
A3 trait la chaux seule A1, A2, A3 traits la chaux + ciment ou LHR seul AR1* A3 trait la chaux seule A1, A2, A3 traits la chaux + ciment ou LHR seul A3 trait la chaux seule AR2 A1, A2, A3 traits la chaux + ciment ou LHR seul 70 cm (en 2 couches) 50 cm (en 2 couches) PF3 50 cm (en 2 couches) 35 cm
paisseur matriau de couche de forme

50 cm (en 2 couches)
Classe de la plateforme obtenue
PF2 35 cm
* Sur une PST n 1, la mise en uvre dun matriau trait rpondant une qualit de couche de forme nest pas ralisable. Il faut dabord procder un traitement de larase selon une technique remblai , ce qui renvoie alors un cas de PST 2,3 ou 4 selon le traitement.
81
Chapitre
Couches de forme aux matriaux grenus traits aux liants hydrauliques Les matriaux concerns sont essentiellement ceux des classes B, D1, D2, ceux de classe C dont la fraction 0/50 mm est constitue des sols prcdents, de certains matriaux rocheux, dont les craies (R1), les calcaires tendres (R2). Le liant hydraulique peut tre un ciment ou un LHR. Un prtraitement la chaux est parfois efficace. Le matriau trait doit tre au minimum conforme aux exigences de la classe mcanique 5 (tableau 12). Le couple E, R t le caractrisant doit donc se situer au minimum dans la zone 5 de la figure 7 (on est dans le cas de stabilisation ). Avec ces matriaux, le choix dun liant adquat et un dosage suffisant, il est pratiquement toujours possible datteindre la classe PF3, et parfois PF4 (tableau 15).
Tableau 15 : conditions de surclassement de portance des plates-formes avec couche de forme en matriau grenu trait au liant hydraulique. paisseur de matriau de couche de forme (en cm) Classe de larase Classe mcanique du matriau de couche de forme 3 4 5
** AR1* 30 40 25 AR2 30 35 45*** PF4 30 35 45*** 30 35 50*** 55 35
Classe de la plate-forme obtenue

PF2 PF3 PF4 PF3
* Pour les chantiers autoroutiers, Sctauroute (EGIS) retient une paisseur majore de 5 cm dans les cas dAR1. ** Lpaisseur minimale de 30 cm permet un reclassement en PF3. *** Lobtention de la compacit recherche en fond de couche conduira gnralement une mise en uvre en 2 couches.
Autres cas Dautres cas peuvent se prsenter, qui ne correspondent pas strictement ceux faisant lobjet des tableaux 14 et 15. Il peut sagir, par exemple, de sols pour lesquels on na pas encore dexprience in situ, ou bien de sols fins traits avec un fort dosage de liant hydraulique. Ce sont les rsultats dtude spcifique, ventuellement complts par lobservation dune planche exprimentale, qui guideront le dimensionnement.
82
5.5.3 - Synthse de la mthode
Le droulement de la dmarche de dimensionnement de la couche de forme et de dtermination de la classe de portance de la plate-forme est rsum par la figure 9.
Support
Classification du sol GTR Environnement hydrique du site
Figure IV.3
Cas de PST Conditions de drainage ou mesures de portance
Figure g IV.3
Couche de forme
Classe de portance long terme de l'arase (ARi)
Matriau de couche de forme GTR
GTR paisseur prconise pour la couche de forme
hp
paisseur de couche de forme envisage
hcdf
hcdf < hp
hcdf = hp
hcdf > hp
Couche de forme en matriau non trait
Couche de forme en sols fins traits
Couche de forme en matriaux granus traits
Rt, E
Abaque figure i IV IV.5 5
Mode de traitement
Tableau IV.5
Classe du matriau trait
Plate-forme support de chausse

Classe de portance long terme de la plate-forme
PFi = ARi
cf. tableaux du GTR
cf. tableau IV. 3
cf. tableau IV. 4
cf. tableau IV. 6
Figure 9 : logigramme de dtermination de la portance long terme de la plate-forme
83
Chapitre
5.5.4 - Prcisions et justifications concernant le dimensionnement
La tenue au gel/dgel reste un critre dcisif dans certains cas, qui peut justifier lui seul lpaisseur donner la couche de forme. Au cours du dimensionnement, on vrifie toujours que la dformation verticale la surface de la PST reste admissible. Le dimensionnement de la couche de forme traite est justifi comme pour une couche dassises traite au liant hydraulique dans deux situations : avant construction de la chausse, sous le trafic de chantier, si la couche de forme est circule ; sous la chausse. Dans la premire situation, on vrifie labsence de rupture sous les charges maximales des engins lge auquel la couche de forme sera circule. Lendommagment de la couche de forme par fatigue pendant le chantier nest pas pris en compte dans le dimensionnement de la chausse. Si lauscultation effectue pour la rception de la couche de forme rvle quelle a t dtriore pendant les travaux, les zones concernes doivent tre reprises ou le dimensionnement de la structure devra tre revu. Dans la seconde situation, le calcul est classique avec prise en compte des caractristiques mcaniques 360 jours, gnralement extrapoles partir de mesures 28, 90, voire 180 jours selon la vitesse de durcissement. Les interfaces assises/couche de forme et couche de forme/sol support sont prises dcolles avec glissement ; de mme pour linterface interne dune couche de forme si elle est mise en uvre en deux couches. Le coefficient de Poisson est pris gal 0,35 pour les sols, 0,25 pour les matriaux de couche de forme stabiliss. Enfin, en cas de traitement en place, lpaisseur issue du calcul doit, sauf disposition particulire, tre majore de 5 cm pour tenir compte des irrgularits de larase de terrassements et des mouvements du rotor de malaxage.
84
5.6 Ralisation des couches de forme traites

5.6.1 - Ordonnancement des oprations
La nature des tches lmentaires, et lordre dans lequel elles se succdent, varient quelque peu selon que lon traite avant ou aprs approvisionnement, que lon se trouve en remblai ou en dblai, etc. Lordonnancement des oprations est schmatis par la figure 10.
1er cas : approvisionnement l'emplacement de la couche de forme d'un sol pralablement trait en centrale ou en place Compactage Rglage Prrglage Fabrication Rgalage* Approvisionnement partiel fin Compactage final Protection superficielle
Cloutage*
2e cas : approvisionnement d'un sol non trait l'emplacement de la couche de forme et traitement en place avec liant hydraulique ou la chaux seule Prparation* Scarification* Approvisionnement pandage Rgalage Fermeture Prrglage Fermeture*
Malaxage
Arrosage*
Compactage partiel
Rglage fin
Cloutage*
Compactage final
Protection superficielle
3e cas : idem 2e cas mais le sol est soumis un traitement mixte chaux + liant hydraulique Prparation* Approvisionnement Rgalage Fermeture Prrglage Fermeture* pandage Protection superficielle
Scarification*
pandage
Malaxage Compactage partiel
Compactage partiel Rglage fin
Rglage fin Cloutage*
Scarification* Compactage final
Malaxage
Arrosage*
* L'exclusion de cette opration ne doit pas tre systmatique. Elle dpend des conditions de chantier Oprations devant tre excutes pendant le dlai de maniablilit du mlange.
Figure 10 : ordonnancement des oprations pour quatre cas de chantiers de couche de forme (extrait [2])
85
Chapitre
5.6.2 - Prparation du sol
Ltat du sol peut ncessiter tout ou partie des actions ci-aprs.
5.6.2.1 - Dcohsion du sol en place
Si ncessaire, cette opration foisonne le sol, favorisant soit son schage par vaporation, soit son humidification par arrosage. Elle facilite le travail des malaxeurs, augmentant ainsi leur rendement. Le cas chant, elle contribue llimination des blocs gnants. Elle seffectue la dfonceuse dents, monte sur bouteur ou niveleuse.
5.6.2.2 - limination des lments trop gros
Rappelons que les dimensions maximales admissibles sont denviron 100 mm pour un malaxage en place, 50 mm pour un malaxage en centrale. Llimination de la fraction grossire seffectue surtout par criblage, parfois par ramassage mcanis, voire, pour les petits chantiers, manuellement.
5.6.2.3 - Homognisation des matriaux
Elle seffectue au cours de lextraction et du chargement, avec parfois mise en dpt provisoire et reprise.
5.6.2.4 - Amlioration de ltat hydrique
Si le sol en place est trop humide et les conditions mtorologiques favorables, on le laisse quelque peu scher aprs scarification. Si, au contraire, il est trop sec, on larrose une fois scarifi. Larrosage avec enfouissement est efficace (garantie dhomognit de la teneur en eau) et respectueux de lenvironnement (prservation des ressources en eau). Les volumes deau ncessaires peuvent tre trs importants pour certains sols argileux ou silteux secs. Si ncessaire, la teneur en eau est ajuste en cours de malaxage.
86
5.6.3 - pandage de liant
Lpandage manuel (sacs rpartis) est proscrit, hormis sur des petits chantiers difficilement accessibles aux engins. Les pandeurs utiliser doivent disposer dun systme de dosage asservi la vitesse. Sur les chantiers les plus pointus , il est souhaitable davoir un (ou des) pandeur(s) disposant en plus dun systme de rglage pondral. Afin dobtenir une prcision satisfaisante de lpandage, la note minimale exige pour lpandeur est 2 (coefficient de variation C v maximum = 10 % cf. tableau 4 3.2.2). Pour les chantiers les plus importants, un C v maximum de 5 % pourra tre requis. Quant lexactitude (cart entre la valeur vise et la moyenne effectivement pandue), elle doit tre de 5 % au plus. Lpandeur choisi doit tre capable dpandre le dosage surfacique de liant prvu en une seule passe. Lexcution de lpandage doit tre trs soigne, en oprant par bandes adjacentes jointives. Bien videmment, les systmes daide la conduite (GPS, systmes dalertes automatiss, enregistrements et affichages des donnes, etc.) amliorent la qualit de lpandage.
5.6.4 - Malaxage en place
Le malaxage doit seffectuer au pulvimalaxeur par bandes parallles avec un lger recouvrement. Lobtention de la profondeur de malaxage vise et sa rgularit sont des facteurs essentiels de russite. La configuration des pulvimalaxeurs actuels, avec la chambre de malaxage situe au centre de lengin, entre les essieux, permet de les matriser. Un lger compactage entre deux passes de malaxage aide obtenir et rguler la profondeur de travail.
87
Chapitre
La finesse de mouture est un autre paramtre important, dont dpendent lhomognit et lefficacit du mlange. La puissance de lengin, la vitesse de rotation du tambour, le type doutils, etc., sont, de ce point de vue, des lments essentiels. Dune manire gnrale, seuls les pulvimalaxeurs nots 2 ou 3 conviennent pour les couches de forme (cf. tableau 5 3.4.3). Ces matriels comportent en particulier un dispositif dinjection deau dans la chambre de malaxage dont le dbit est asservi la vitesse de dplacement, permettant un ajustement de la teneur en eau.
5.6.5 - Fabrication en centrale
La ralisation dune couche de forme haut de gamme et un chantier de taille suffisante (au moins 50 000 m3) peuvent conduire fabriquer le matriau en centrale. Celles-ci sont dcrites, dans leurs grandes lignes, en 3.5 ; des indications plus dtailles sont donnes dans le chapitre 6. Ce mode dlaboration permet de bien prparer et dhomogniser le sol avant le malaxage avec le liant. Rappelons que le sol ne doit pas comporter dlments de dimension dpassant 50 mm. Sil est plastique (Ip >12 ou VBs > 2,5 g), on est amen soit le prtraiter en place la chaux, soit, plus rarement, amnager spcialement la centrale. Toutefois, les possibilits offertes par ce deuxime choix ne permettent pas daller trs loin en terme de plasticit, sous peine de trop diminuer le rendement de la centrale.
88
5.6.6 - Compactage
Lobtention de compacits leves est une ncessit pour mobiliser pleinement les performances mcaniques du matriau. En particulier, ds lors que le sol trait prsente une certaine rigidit, le fond de couche travaille en fatigue par flexion. Or, la rsistance la fatigue augmente nettement avec la compacit. La densification atteinte en fond de couche est donc un critre fondamental.
5.6.6.1 - Objectif de densification
Lobjectif de densification pour le compactage des couches de forme est la qualit q3, savoir : masse volumique apparente sche moyenne (d)m pour lensemble de la couche : (d)m 98,5 % (d)OPN ; masse volumique apparente sche pour le fond de couche (d)fc : (d)fc 96 % (d)OPN . On considre que le fond de couche correspond aux 8-10 cm infrieurs.
5.6.6.2 - Dispositions ncessaires
Besoin de compacteurs puissants LAnnexe 4 du GTS [2] dtaille les types de compacteurs adapts aux diffrentes classes de sol. Les engins le plus frquemment prconiss sont les compacteurs pneus lourds P2, P3 et les vibrants de moyenne forte puissance V3, V4 et V5. Limitation de lpaisseur compacter Limpratif dune compacit suffisante en fond de couche conduit limiter lpaisseur compactable 40 cm. Les couches de forme plus paisses sont donc mises en uvre et compactes en 2 couches. Compactage en deux tapes Un compactage partiel, correspondant 70 - 80 % de lnergie ncessaire pour atteindre q3, soit environ 95 % de la compacit finale, est excut aprs rgalage, prrglage et malaxage. Le compactage final intervient immdiatement aprs le rglage fin. Ncessit dachever le compactage dans le dlai de maniabilit Lensemble du compactage doit imprativement tre termin avant lexpiration du dlai de maniabilit.
89
Chapitre
Lutte contre le feuilletage Le feuilletage affecte frquemment les sols fins, sur la partie suprieure (2 6 cm) de la couche. Pour lviter, il convient, avec les sols fins, dans une premire phase, dutiliser des rouleaux pieds dameurs VP3, VP4 ou VP5, plutt que des vibrants lourds V4 ou V5 qui, eux, crent beaucoup de feuilletage. Si ncessaire, on limine ensuite la partie suprieure lors du rglage fin et on excute le compactage final avec des compacteurs pneus.
5.6.7 - Rglages
Le prrglage seffectue gnralement la niveleuse, de plus en plus souvent guide par laser. Le rglage fin est une phase-cl de la mise en uvre des couches de forme, au cours de laquelle on ralise le nivellement prcis et, si ncessaire, on enlve la partie feuillete. Il sexcute la niveleuse pour les petits chantiers, la raboteuse ou lautograde sur les plus grands. L encore, le guidage sans contact sest gnralis. Le rglage doit tre excut avec soin et prcision, avec une tolrance de 3 cm par rapport au profil thorique. On est parfois amen adapter la couche de forme en paisseur et/ou en formulation pour compenser un lger cart de nivellement de larase de terrassements.
90
Les liants hydrauliques routiers (LHR) prise trs lente sont particulirement intressants dans ce cadre. Sur un chantier bien men, ils peuvent permettre dachever rglage fin et compactage final avant lexpiration du dlai de maniabilit, autorisant ainsi la rutilisation du matriau recoup.
5.6.8 - Cloutage
Lopration consiste pandre et enchsser sur la plate-forme des gravillons de roche dure concasse, de gros calibre (typiquement 14/20 mm). Le cloutage doit tre termin aprs rglage fin et compactage final, dans le dlai de maniabilit. Le taux dpandage est de 5 7 kg/m2. Lenchssement est excut au rouleau lisse ou au compacteur pneus, de faon enfoncer les clous sur environ la moiti de leur hauteur. Le cloutage permet laccrochage de la protection superficielle (voir 5.6.9) et amliore le fonctionnement de linterface avec la couche suprieure. Il est indispensable sur les sols fins traits.
5.6.9 - Protection superficielle
La protection de la surface dune couche de sol traite est indispensable, pour empcher, dune part lvaporation de leau (trs prjudiciable la prise du liant) et dautre part la pntration deau dans la couche traite (qui risque daffecter sa portance). En outre, la surface de la couche doit tre protge contre les agressions du trafic de chantier. La protection a aussi pour rle dviter les missions de poussires sous ce trafic. Divers types de protection superficielle sont envisageables (figure 11).
91
Chapitre
Appellation - Schma
Pulvrisation d'eau (P)
Formulation (par m2)

1 2 litres d'eau ventuellement additionne d'un produit hydrophile (Cl2 Ca)
Commentaires
Ncessit de rpandre l'eau sous forme finement pulvrise. Opration renouveler ds que la surface s'est assche et qu'il y a nouveau formation de poussires. Le sable peut tre utilis uniquement en l'absence de trafic lourd sur la couche de forme (cf. tableau C2-VII).
Enduit de cure par voile d'mulsion (EC)
0,5 0,8 kg d'mulsion* + sable propre ou petits gravillons refus** 0,8 1,1 kg d'mulsion* + sable propre ou petits gravillons refus** 1,3 1,6 kg d'mulsion* + 7 8 litres de gravillons 4/6** ou 9 10 litres de gravillons 6/10** 1re couche : 1,1 1,3 kg d'mulsion* 10 11 litres de gravillons 10/14** 2 e couche : 1,5 kg d'mulsion* 6 7 litres de gravillons 4/6**
Enduit de scellement (ES)
Protection similaire (EC) mais plus efficace contre la dessiccation si la dure d'exposition est importante (cf. tableau C2-VI). Le choix du gravillon dpend de l'agressivit du trafic. Le taux d'mulsion peut tre augment de 5 10 % suivant la rugosit du support. L'ajustement de la quantit d'mulsion de la premire couche doit tre ralis en fonction de la rugosit du support.
Enduit monocouche (EM)
Enduit bicouche (EB)
Enduit prgravillonn (EP)
8 9 litres de gravillons 10/14** + 2 kg d'mulsion* + 6 7 litres de gravillons 4/6 **
Cette protection est comparable celle obtenue par l'application d'un enduit monocouche sur une plate-forme pralablement cloute.
* Masse surfacique donne pour une mulsion cationique 65 % de bitume ** Les gravillons doivent avoir un coefficient Los-Angeles 35 et une propret (% 0,08 mm) 2 %
Figure 11 : types de protection superficielle applicables sur couche de forme traite
Pour choisir la protection minimale ncessaire, deux donnes sont prendre en compte : le niveau dagressivit du trafic (tableau 16) et le niveau dexposition climatique (tableau 17), tels quils sont proposs dans le GTS [2].
92
Tableau 16 : niveaux dagressivit du trafic de chantier Niveau dagressivit du trafic

A B
Type de trafic correspondant

Trafic lger, limit aux voitures Trafic lger et trafic lourd ncessit par les travaux annexes (trafic lourd 500 passages de poids lourds) Trafic dapprovisionnement des matriaux de la couche de fondation ou trafic dapprovisionnement des matriaux de la couche de forme Trafic dapprovisionnement des matriaux de la couche de forme et des matriaux de la couche de fondation + sujtions exceptionnelles (telle que piste de chantier pour engins de terrassements)
Tableau 17 : niveaux dexposition climatique affectant une couche de sol trait avant son recouvrement par la couche sus-jacente Niveau dexposition climatique
0 1 2 3 4
Saison
Indiffrente Printemps - t Printemps - t Arrire-saison Arrire-saison et hiver
Dure dexposition
une semaine un mois
> un mois > une semaine > une semaine
La protection est choisie en fonction de ces deux paramtres comme indiqu dans le tableau 18.
Tableau 18 : types de protection superficielle appliquer sur une couche de forme en sol trait Niveau dagressivit du trafic
A B C D
Niveau dexposition climatique 0

P ou EC * P ou EC * EC ES
1
EC avec sablage EC avec gravillonnage ES EM
2
EC avec sablage ES avec gravillonnage EM EM
3
ES avec sablage ES avec gravillonnage EM EM ou EP **
4
ES avec sablage ES avec gravillonnage EM EB ou EP **
P : Pulvrisation deau EC : Enduit de cure ES : Enduit de scellement EM : Enduit monocouche EB : Enduit bicouche EP : Enduit prgravillon
* Un enduit de cure est appliqu si la couche de fondation est traite au bitume et/ou si la tenue limmersion au jeune ge du mlange est limite. ** Lorsque le support est htrogne.
93
Chapitre
Traitement des sols en assises de chausse
6.1 Matriaux dassises traits 6.2 Consistance des tudes 6.3 Observations sur quelques cas de traitement en couche dassises et premier bilan 6.4 Conception et dimensionnement 6.5 Ralisation des assises en sol trait
95
Chapitre
Plusieurs exprimentations dassises de chausse en sol trait au ciment furent conduites dans les annes 1960-1970. Elles se soldrent par un bilan mitig, qui mit en vidence les limites ne pas dpasser. Il faut dire que certaines ralisations taient trs audacieuses. La technique continua progresser, au point que le Manuel de conception des chausses neuves faible trafic [8] publi en 1981 retient, parmi les matriaux utilisables en assises, les limons traits la chaux et au ciment (LTCC). Paralllement se multipliaient les ralisations douvrages pour le secteur priv (plates-formes industrielles, parkings, voiries diverses) comportant des assises en sol trait, dont le bon comportement a pu tre observ au fil du temps. La technique sest ainsi suffisamment affirme pour quelle fasse lobjet du Guide Technique CFTR Traitement des sols la chaux et/ou aux liants hydrauliques - Application la ralisation des assises de chausse [3], publi en 2007. Au niveau rgional, plusieurs catalogues des structures de chausses ou guides techniques pour lutilisation des matriaux locaux intgrent les sols traits dans leur panoplie. En outre, on peut noter que des sols traits sont employs depuis des dcennies en assises de chausse dans nombre de pays tropicaux, gnralement avec succs.
96
6.1 Matriaux dassises traits

6.1.1 - Types de sols envisageables
Les types de sols dont lemploi est envisageable pour constituer des assises traites sont divers. Toutefois, lexprience acquise est variable dun type lautre. Pour certains, la faisabilit reste dpendante des caractristiques particulires du gisement considr. Pour dautres, le comportement est suffisamment connu pour dicter des spcifications prcises. En tout tat de cause, lhomognit du gisement est un critre dcisif quant la possibilit dutiliser le sol en assises (cf. 6.2.2). Un autre critre de slection est la dimension des plus gros lments du sol, qui doit tre limite pour garantir lefficacit du malaxage, lhomognit du matriau trait et la rgularit gomtrique de la couche. En pratique, il est ncessaire que la dimension des plus gros lments ne dpasse pas 30 mm, avec au moins 80 % passant 20 mm. Sols fins (classe A) Seuls les sols peu plastiques (A1 et A2) sont envisageables, avec pour les A2, limitation de lIp 20 ou de la VBs 5. Sols sableux et graveleux (classe B) Lensemble des sols de cette classe est a priori utilisable. Les sables silteux B1 peuvent poser des problmes de traficabilit. Sols insensibles leau (classe D) Les graves D3 sont trop grossires. Les sables D1 sont utilisables, mais posent de gros problmes de traficabilit. Ils requirent un fort dosage en liant, si bien que lon arrive trs vite une rigidit leve (matriau de type STLH). Les graves propres D2 sont utilisables aprs crtage 31,5 mm. Si elles sont mal gradues, la problmatique est analogue celle des D1, en moins marqu. Craies (R 1) Les craies denses sont a priori utilisables. Les craies moyennement denses (R12) doivent tre utilises avec prcaution : leur porosit les rend sensibles leau, leur faible duret aux contraintes sous trafic. Leur emploi aprs traitement doit tre limit aux couches de fondation, avec un bon drainage et une couverture les protgeant des entres deau. Les craies peu denses (R 13) ne doivent pas tre utilises, mme en fondation.
97
Chapitre
Calcaires subnormaux (R 2) Roches siliceuses (R 4) La plupart de ces matriaux sont utilisables pour la constitution dassises. Toutefois, les oprations ncessaires llaboration dune granulomtrie convenable (crtage, voire concassage, etc.) correspondent des graves subnormales plutt qu des sols traits. Roches argileuses (R 3) Ces matriaux sont carter en raison de leur dgradabilit et/ou de leur fragmentabilit. Le guide technique CFTR Traitement de sols pour assises de chausse [3] prcise les critres limitatifs pour les sols des classes A et B (tableau 19). Par manque dexprience , ce guide limite largilosit des sols de classe B.
Tableau 19 : critres dargilosit et de taille granulaire des sols de classe A et B pour assises de chausse daprs [3] Critres limitatifs Types de sol concerns dans ce guide aprs laboration ventuelle Granularit en mm Argilosit Dmax*
Sols fins A1, A2 B5, B6 Sols sableux B2 B5, B6 Sols graveleux B3, B4 0,1 < VBS < 1 0,2 < VBS < 1 VBS < 2 ,5 31,5 20 VBS < 5 ou Ip < 20 VBS < 2,5 8 6,3 31,5
D**
20
* Dmax : dimension maximale des plus gros lments contenus dans le sol (selon NF P 11-300). ** D : dimension maximale de tamis pour laquelle le passant est compris entre 80 % et 99 %.
6.1.2 - Critres de rsistance mcanique de la fraction granulaire
Le squelette granulaire des sols sableux ou graveleux participe la rsistance mcanique du matriau trait. Il est donc essentiel quil puisse supporter les contraintes sous trafic. Les critres sont : pour les sols sableux, la friabilit des sables FS ; pour les sols graveleux, les coefficients Los Angeles (LA) et Micro-Deval en prsence deau (MDE).
98
Les limites applicables sont videmment fonction du trafic. Le tableau 20 est extrait du Guide CFTR [3].
Tableau 20 : critres de caractristiques intrinsques du squelette granulaire en fonction du trafic, daprs [3] Type de sol Couche de lassises
Fondation Sols sableux Base Fondation Sols graveleux Base E D Utilisation non autorise E E FS < 50 Utilisation non autorise E D
Classe de trafic T4 T3 T2
FS < 50
T1
6.1.3 - Performances obtenir aprs traitement
6.1.3.1 - Aptitude du sol au traitement
Laptitude du sol au traitement avec le liant prvu est apprcie, comme pour les couches de forme, partir des rsultats des essais de gonflement volumique acclr et de traction indirecte selon la norme NF P 94-100. Laptitude au traitement avec un ciment peut tre value selon le tableau 21, extrait du Guide CFTR [3].
Tableau 21 : critres pour linterprtation de laptitude au traitement au ciment Gonflement volumique Gv (%) (NF EN 13286-49) [68]
Adapt Gv < 5 et
R ti (MPa) 7 j conserv 40 C en immersion (NF EN 13286-42) [65]

R ti > 0,2 0,1 R ti 0,2 R ti < 0,1
Douteux
5 Gv 10 Gv > 10
ou ou
Inadapt
Les critres de rsistance R ti (ou R tb) ci-dessus ont t tablis avec des ciments. Certains liants hydrauliques routiers, prise lente, peuvent conduire une R ti 7 jours infrieure au seuil de 0,2 ou 0,1 MPa, mais convenir nanmoins pour un matriau dassises. Une tude spcifique, avec prise en compte de rsistance plus long terme, doit alors tre mene.
99
Chapitre
6.1.3.2 - Portance immdiate
La portance obtenir la mise en uvre ne doit en aucun cas tre infrieure 20 dIPI, de manire garantir une mise en uvre sans dformation de la couche. Les valeurs minimales dIPI obtenir sont prcises dans le tableau 22.
Tableau 22 : indice portant immdiat (IPI) obtenir avec les matriaux traits pour assises Type de sol
IPI minimum
A1 - A2
20
B sableux
30
B graveleux
50
Autre
selon exprience ou tude spcifique
Les essais de poinonnement sont conduits sur prouvettes la teneur en eau de la formule dtude, compactes avec lnergie Proctor Modifi pour les sols sableux et pour les sols graveleux peu argileux, lnergie Proctor Normal pour les autres.
6.1.3.3 - ge autorisant la mise sous circulation de chantier
Le critre est la rsistance en compression simple aprs conservation : normalement 20 C, une temprature infrieure, fonction des conditions locales, pour un chantier en arrire-saison (mais toujours suprieure 5 C). Les minima obtenir au moment de la mise en circulation sont : Rc 1,0 MPa pour un trafic chantier dagressivit A (cf. tableau 16, page 93) Rc 1,2 MPa pour un trafic B (cf. tableau 16, page 93) R c 1,5 MPa pour un trafic C (cf. tableau 16, page 93)
6.1.3.4 - Tenue leau
La sensibilit leau du sol trait est apprcie comme suit : mesure de Rc60 aprs 60 jours de cure normale 20 C, mesure de Rci aprs 28 jours de cure normale, puis 32 jours dimmersion totale dans de leau 20 C. Les minima exigs pour le rapport R ci sont : R c60 R ci 0,80 si VB 0,5 S R c60 R ci 0,70 si VB > 0,5 S R c60
100
6.1.3.5 - Au jeune ge : tenue au gel /dgel
Lindicateur est la rsistance en traction directe R t ou indirecte R ti (aussi dnomme par fendage R tb). La condition satisfaire lge probable du premier pisode de gel est : ou R ti 0,25 MPa R t 0,20 MPa Des cas particuliers (climat trs rude avec risque de fort gel prcoce, matriau sensible) sont passibles de spcifications plus svres.
6.1.3.6 - Performances mcaniques long terme
Les caractristiques utiliser pour le dimensionnement sont le module de rigidit E et la rsistance en traction directe R t. Sil nest pas possible de mesurer la rsistance en traction directe, on peut lestimer partir dessais de traction indirecte (par fendage), comme indiqu en 5.2.3.3. Ces caractristiques sont mesures aprs un dlai qui dpend du type de liant utilis. Ce dlai est au minimum de 90 jours pour les sols traits au ciment ou avec certains LHR durcissement rapide. Il est de 180 jours minimum avec les LHR durcissement normal. Daprs les rsultats obtenus, le sol trait est class dans une catgorie Ti selon la norme NF EN 14227-10 ou NF EN 14227-13.

Les tudes comprennent trois volets (technique, conomique, environnemental) interdpendants.
Les dcisions concernant le choix (ou non), la formulation, lvaluation et le dimensionnement des assises en sol trait se prennent et saffinent progressivement au fil des phases dtude. Le tableau 23 rsume les tapes possibles. Bien entendu, pour un petit chantier avec un matriau dj connu, on se limite une tude rduite avec un gisement prslectionn et une formulation prtablie.
101
Chapitre
Tableau 23 : tapes successives dune tude de traitement pour assises de chausse (extrait [3]) Contenu de ltude Rponses attendues Stade du projet habituellement concern
Collecte des donnes documentaires disponibles (cartes gologiques, fichiers dlments gotechniques et mtorologiques, dossiers dtude de chantiers comparables, etc.). Recueil de lexpertise locale, notamment concernant la prsence possible dlments perturbateurs dans le sol. En labsence dexprience locale positive, valuation de laptitude du sol au traitement selon la norme NF P 94-100 ou laide dessais de Possibilit technique denvisager lutilisatude prliminaire gonflement acclr selon la norme NF EN 13286-49 [68] tion du sol trait en assises de chausses. complts par des essais de rsistance en traction indirecte selon la norme NF EN 13286-42 [65] sur une autre srie dprouvettes confectionnes et conserves conformment la norme NF EN 13286-49 [68]. Analyse et synthse de ces lments dans la perspective du traitement de sol appliqu au projet de couche dassises envisag. Confirmation de laptitude au traitement du sol situ dans le gisement rserv la couche dassises. Caractrisation sommaire du gisement rserv la couche valuation : dassises de chausse partir des lments de la reconnaissance des volumes de sol utilisables ; gologique et gotechnique gnrale du trac. des techniques et des matriels dexcuAvant - projet Si ncessaire, excution de quelques sondages (tarire, pelle, etc.) tion ; complmentaires pour une caractrisation plus fine du gisement. du (ou des) produit(s) de traitement le(s) tablissement dune synthse de lensemble de ces lments. mieux adapt(s) et des quantits ncessaires probables, afin dtablir un prdimensionnement (technique, conomique, dlais dexcution) de la solution. Finalisation de la caractrisation du gisement, constitution dchantillons reprsentatifs et excution dune tude de formulation afin de prciser les dosages appliquer en fonction des performances recherches et, le cas chant, des tats hydriques prvisibles (une partie plus ou moins importante de ces tudes de formulation peut tre reporte au niveau des tudes dexcution ralises en cours de travaux si les dlais de rponse de ltude le permettent). tablissement des rgles rgissant les dosages appliquer en fonction de la nature et de ltat des sols et du niveau des performances mcaniques vis. Projet * Caractrisation et localisation des gisements lments sur les matriels et les mthodes dexcution les mieux adapts techniquement.
* La ralisation des tudes au stade projet ncessite une dure de 3 mois (minimum) un an, selon le niveau de connaissance pralable que lon a du sol et des emplois rgionaux de ce sol trait en assises de chausses.
6.2.2 - Reconnaissance et caractrisation des gisements
Le gisement peut tre un dblai extraire, une zone demprunt ou un stock de sol dj constitu lors de travaux pralables. Dans tous les cas, un nombre minimal de sondages et dchantillonnages est ncessaire pour valuer si le gisement contient un ou plusieurs types de sols significativement diffrents et pour en valuer lhomognit. Le minimum dessais ncessaires pour caractriser chaque famille de sols est indiqu dans le tableau 24.
102
Tableau 24 : nombre minimal dessais ncessaires pour caractriser une famille de sols (extrait [3]) (V) volume de couche de chausse raliser (m3)
V 104 V > 104
Nombre minimal dessais pour caractriser chaque famille de sols Nature du sol
9 9 V / 104
tat dhumidit
16 16 V / 104
Les chantillons prlevs sont soumis aux essais didentification, de compactage et de caractrisation mcanique lists en 6.3.1.1, lexception de lIPI. Sur la base des critres exposs en 6.1.1 : dimensions des plus gros lments (cf. tableau 19, page 94) ; argilosit (cf. tableau 19, page 94) ; caractristiques intrinsques du squelette granulaire (cf. tableau 20, page 95), le gisement sera rejet ou son valuation sera poursuivie, en particulier sous laspect homognit. Pour les sols fins A1 et A2, lhomognit sapprcie par les dispersions de la densit sche maximale Proctor Normal et de largilosit (tableau 25).
Tableau 25 : niveau dhomognit dun gisement de sol fin (A1 et A2) et utilisations possibles en assises. Niveau dhomognit
H1
tendue relative des mesures (er )* de ( d)OPN

er 4 % 4 < er 6 % er > 6 %
tendue relative des mesures (er )* de VBS ou Ip

er 40% er 40% er 40%
Utilisation possible en assises de chausses

Fondation de chausses de trafic T1 Base de chausses de trafic T3
H2 H3
Fondation de chausses de trafic T2 Base de chausses de trafic T4
Non utilisable en assises de chausses
* er : rapport entre ltendue des mesures et la moyenne de ces mesures.
Pour les sols sableux ou graveleux (classe B), lhomognit est codifie partir des dispersions de la valeur au bleu VBs et des passants 2 et 0,08 mm (tableau 26).
Tableau 26 : niveau dhomognit dun gisement de sol sableux ou graveleux (classe B) et utilisations possibles en assises. Critres dhomognit retenus Niveau dhomognit er** de VBS (1)
40 % 40 %
Passant 80 m Moyenne
et 15 % > 15 % 15 % > 15 % 15 % > 15 %
e*
6% 8% 12 % >8% ou > 12 % 8% et
e* du passant 2 mm ***
20 % 30 %
Utilisation possible en assises de chausses

Fondation pour trafic T1 Base pour trafic T3 Fondation pour trafic T2 Base pour trafic T4 Non utilisable en assises de chausses
H1
H2
et
et
H3
> 40 %
ou
> 30 %
*e : tendue des mesures. **er : rapport entre ltendue des mesures et la moyenne de ces mesures. *** uniquement dans le cas des sols graveleux et des sols sableux moyens ou grossiers. 1. Ne sapplique pas lorsque la VBS est infrieure ou gale 0,2 er .
103
Chapitre
Pour dautres matriaux, lhomognit sapprcie de manire spcifique, en utilisant, si ncessaire, dautres caractristiques plus pertinentes. Par exemple, pour la craie et certains calcaires tendres, la dispersion de la masse volumique sche peut tre un indicateur prfrable la granulomtrie, qui est trs volutive.
6.2.3 - tude de formulation
6.2.3.1 - valuation de la ncessit dun prtraitement la chaux
Afin de garantir les performances demandes en couche dassises, le prtraitement la chaux peut savrer utile, parfois indispensable. Il ne sagit pas seulement damliorer ltat hydrique, mais aussi de modifier la structure des lments argileux afin de rendre le sol apte un mlange plus intime avec le ciment ou le LHR et de favoriser les ractions de prise hydraulique. Le recours un liant hydraulique routier spcialement conu pour les sols ayant une certaine argilosit est une autre solution, vitant le prtraitement, donc plus simple mettre en uvre.
6.2.3.2 - Choix du liant Aptitude du couple sol-liant
Une prslection du liant hydraulique (ciment ou LHR) se fait partir de lexprience ventuellement dj acquise et de la proximit des cimenteries. Il faut alors vrifier laptitude du couple sol liant former un mlange stable et structur par la prise du liant. Comme indiqu en 6.1.3.1, cette vrification sappuie sur les essais de gonflement acclr et de rsistance en traction indirecte (par fendage) aprs 7 jours dimmersion dans leau 40 C, selon la norme NF P 94-100. Rappelons que, si les valeurs limites de R ti indiques dans le tableau 21, page 95, sont valables avec un ciment, il nen va pas ncessairement de mme avec certains LHR prise lente. La non-obtention dune R ti de 0,2 ou 0,1 MPa avec de tels liants ne signifie pas ncessairement que le mlange natteindra pas le niveau de rigidification souhait. La procdure dessai doit alors tre modifie, avec en particulier des temps de conservation plus longs, afin de pouvoir juger avec certitude de ladquation sol-liant.
104
6.2.3.3 - Conduite de ltude
Les essais sont mens sur un chantillon reprsentatif du gisement dont lutilisation est projete. La mthodologie dtude est dcrite dans la norme NF P 98-114-3. Une tude complte comprend : identification complte de lchantillon de sol, identification du ou des liants, dtermination des rfrences de compactage (Proctor Normal ou Modifi), dtermination de lIPI, dtermination de lge autorisant la circulation, mesure du dlai de maniabilit, valuation de la tenue leau, valuation de la tenue au gel, dtermination des performances mcaniques long terme. Cette dernire partie intgre lvaluation de la sensibilit des performances mcaniques aux variations de trois paramtres de la formule objet de ltude : la masse volumique apparente de, la teneur en eau we et la teneur en liant le. Les performances considres sont le module scant 30 % de la charge de rupture et la rsistance en traction (directe ou indirecte). Les mesures sont effectues 90 jours avec un ciment ou un LHR rapide , 180 jours avec un LHR prise lente. Les variations paramtriques couramment pratiques sont indiques dans le tableau 27.
Tableau 27 : modalits pour lvaluation des effets de la dispersion des dosages et de la compacit 0,8 le*** le*** 1,2 le***
95 %
de*
0,9 we** we** 1,1 we** X
de* de*
0,9 we** we** 1,1 we** 0,9 we** we** 1,1 we** X
X X X X
102 %
* de : masse volumique apparente. ** we : teneur en eau. *** le : teneur en liant de la formule dtude.
La formule finale est dcide en situant les rsultats ci-dessus dans labaque dlimitant les zones servant de base la dfinition de la classe mcanique.
105
Chapitre
6.2.4 - Dtermination de la classe de qualit mcanique du sol trait
Ltude de traitement permet dattribuer la formule retenue un couple de caractristiques mcaniques E-R t 360 jours. Les valeurs E et Rt obtenues en laboratoire subissent un abattement pour tenir compte des dispersions inhrentes aux matriaux naturels et au mode de fabrication. En liaison avec ce dernier, deux niveaux de qualit de traitement, AC1 et AC2, sont dfinis (voir 6.5.3.3). Le tableau 28 indique les abattements appliquer.
Tableau 28 : abattements sur module E et rsistance Rt en fonction du niveau de qualit de traitement AC Qualit du traitement AC1 Paramtre E Rt
25 % 25 % 35 % 35 %
AC2
Le couple de valeurs E-R t aprs abattement situe le matriau dans une zone dfinie par labaque de la figure 12, dterminant ainsi sa classe de qualit mcanique SOL Ti.
Rsistance en traction Rt (MPa) 90 jours minimum
4 3 2 1 0,5 0,4 0,3 0,2
Sols fins et sableux Sols graveleux SOL T4 SOL T3 SOL T2 SOL T1 SOL T0
20 30 3 4 5 10 Module lastique E(103 MPa) 90 jours minimum Droite sols fins et sableux Droite sols graveleux
40
Figure 12 : abaque de classification des sols traits pour couche dassises
106
6.3 Observations sur quelques cas de traitement en couche dassises et premier bilan
Lexprience acquise dans le domaine des sols traits en assises de chausse est encore limite. Il est donc prmatur de donner des rgles gnrales en matire de formulation. Une chose est nanmoins certaine : les dosages en liant hydraulique ncessaires sont levs, et sensiblement suprieurs ceux habituellement pratiqus en couche de forme. Par exemple, avec les limons du Bassin Parisien (Ile-de-France, Normandie, Picardie) et du Nord, dont lemploi est frquent, il faut compter 1 2 % de chaux suivie de 6 8 % de ciment CEM II ou III 32,5 ou de LHR pour obtenir la classe SOL T2. Lobservation du comportement de structures relativement ges (10 20 ans) sous des trafics allant de T3 T0 fait ressortir les points principaux suivants. Les sols traits, de classes SOL T1 SOL T3, conservent leurs performances mcaniques au fil du temps. Ils se comportent en matriaux semi-rigides et prsentent des fissures transversales. Les dflexions sont trs faibles. Le fonctionnement de linterface sol trait couche suprieure (bitumineuse) est un point critique. Si le collage superficiel semble assur (par lintermdiaire dun enduit et, si ncessaire, dun cloutage), on observe quelquefois une rupture par cisaillement dans le sol trait, quelques centimtres sous linterface. Les sols traits ayant une certaine argilosit (limons A1, parfois A2, en particulier) font preuve dune relle sensibilit leau, donnant lieu des dsordres ds lors que le revtement nest pas impermable ou que le drainage latral est insuffisant.
107
Chapitre
6.4 Conception et dimensionnement

6.4.1 - Conception de la chausse
6.4.1.1 - Domaine demploi et qualits minimales
Les sols traits rpondant aux exigences dtailles en 6.1 peuvent tre utiliss jusquaux trafics T3 en couche de base et jusquau trafic T1 en couche de fondation. Le tableau 29 indique la classe minimale de qualit mcanique exige selon le trafic et la position dans la structure.
Tableau 29 : classe de qualit mcanique minimale en fonction du trafic et de la position dans la structure Classe de trafic Ti Couche de base Couche de fondation Trafic T5
SOL T2 SOL T1
Trafic T4
SOL T2* ou SOL T3 SOL T1
Trafic T3
SOL T3 SOL T2
Trafic T2
** SOL T2
Trafic T1
** SOL T3
* Une classe SOL T2 peut tre accepte uniquement pour les sols sableux et graveleux. ** Lutilisation en couche de base pour un trafic T2 ou T1 peut tre envisage dans le cadre dun chantier exprimentant des techniques amliorant la qualit de linterface assises/couche de surface.
6.4.1.2 - Types de structure
Lutilisation de sol trait en couche de fondation est envisageable pour les structures suivantes : mixte (base en grave-bitume) semi-rigide (base en grave ou sable trait au liant hydraulique), inverse (grave-bitume ou BB sur grave non traite sur fondation), bton (bton, sur GB ou BB, sur fondation). Si le sol trait est mis en couche de base, la structure est considre comme semirigide.
6.4.1.3 - Interfaces
Les hypothses du Guide Sols traits en assises [3] concernant le fonctionnement des interfaces sont rsumes dans le tableau 30.
108
Tableau 30 : hypothses de conditions dinterface, daprs le GTS [3] Type dinterface

Fondation en sol trait sur arase ou plate-forme Base en sol trait sur fondation en sol trait Couche de base GH sur fondation en sol trait 1re phase GB sur fondation en sol trait Structure mixte 2e phase GB sur fondation en sol trait BB ou GB sur couche en sol trait dcolle semi-colle
Nature de linterface
colle semi-colle semi-colle semi-colle
Le retour dexprience montre que certaines hypothses relatives linterface sont probablement trop optimistes. En effet, on a constat sur un certain nombre de chantiers correctement raliss, un cisaillement du sol trait dans sa partie suprieure, sous lenrob bitumineux. Ceci est un point important, pour lamlioration duquel des recherches et des exprimentations seraient ncessaires.
6.4.1.4 - Couches de surface
Une excellente impermabilit de la couche de roulement est imprative. On retiendra selon le cas, une formulation dense et riche (bton bitumineux souple) et/ou une couche daccrochage fortement dose, ou un enduit superficiel bicouche, voire tricouche. Le tableau 31 indique les paisseurs prvoir sur couche de base en sol trait.
Tableau 31 : paisseur de couche(s) de surface appliquer sur couche de base en sol trait Trafic cumul TCi Type de sols
Sols fins Sols sableux Sols graveleux
Trafic TC0
6 cm Enduit Enduit
Trafic TC1
6 cm 6 cm Enduit
Trafic TC2
10 cm 8 cm 8 cm
Trafic TC3
12 cm 10 cm 10 cm
Nota : pour une utilisation sur les aires de type parking, une couche de surface de 6 cm de bton bitumineux (BB) est ncessaire dans tous les cas, mme en labsence de poids lourds.
6.4.1.5 - Dispositions constructives
Les sols traits conservent une sensibilit leau prononce ds lors quils ont une certaine argilosit. La conception et la construction de la chausse doivent donc tre menes en veillant trs soigneusement prvenir les entres deau. Dans ce but, les dispositions suivantes seront retenues : couche de surface impermable (cf. 6.4.1.4),
109
Chapitre
protection des rives de chausse par fosss bien dimensionns ( bien entretenir), voire par crans de rive en zones trs humides, si ncessaire, augmentation de la pente transversale et impermabilisation des accotements, combines ventuellement avec une surlargeur minimale de 50 cm de la couche de sol trait.
6.4.2 - Dimensionnement
6.4.2.1 - Mthode
Cette dernire (t) est compare la contrainte admissible du matriau ad, dtermine ainsi : b ad = 6 NE6 . Kc . Kd . Kr . Ks 10
Le dimensionnement dune structure comprenant une couche dassises en sol trait seffectue conformment au Guide technique Conception et dimensionnement des structures de chausse [9]. La dmarche est base sur deux critres : la dformation verticale en surface du sol support, la contrainte de traction t la base de la couche traite.
( )
avec :
6
kr = 10 ub et = [ SN2 + (Sh . c/b)2 ]1/2

: contrainte pour laquelle la rupture par traction sur prouvette ge de 360 jours est obtenue pour 106 cycles (MPa), : nombre quivalent dessieux de rfrence correspondant au trafic poids lourds, : pente de la droite de fatigue du matriau exprime sous forme dune loi bi-logarithmique, : coefficient de calage, : coefficient tenant compte des discontinuits des structures rigides, pris gal 1 pour les structures retenues dans ce guide, : coefficient ajustant la valeur de dformation ou de contrainte admissible en fonction du risque de calcul et des facteurs de dispersion, : coefficient de prise en compte dhtrognits locales de portance de la couche non lie sous-jacente, : cart type sur le logarithme du nombre de cycles entranant la rupture par fatigue, : cart type sur lpaisseur de la couche de matriaux mise en uvre (m), : coefficient associant la variation de dformation la variation alatoire dpaisseur de la chausse (cm-1), : variable alatoire de la loi normale centre rduite, associe au risque r (les valeurs de u en fonction du risque de calcul rc sont indiques dans laide mmoire annex au guide technique chausses 1994 [3]), : risque de calcul.
NE b Kc Kd Kr Ks SN Sh c u
- rc
110
6.4.2.2 - Donnes trafic
Elles diffrent de celles du Guide conception et dimensionnement de 1994 en raison de la nouvelle dfinition du poids lourd, dfini par la norme NF P98-082 comme tant un vhicule de poids total en charge suprieur ou gal 3,5 tonnes. Le coefficient dagressivit CAM est soit calcul partir du spectre de trafic enregistr, soit, en labsence de ces donnes, estim comme indiqu dans le tableau 32.
Tableau 32 : coefficients dagressivit du trafic utiliser en labsence de donnes spcifiques Classe de trafic Ti la mise en service quivalence en classe de trafic cumul TCi (1) CAM Trafic T5
TC0 TC1
Trafic T4
TC2
Trafic T3
TC3
Trafic T2
TC4
Trafic T1
TC5
0,4
0,5
0,7
0,8
0,8
1. Avec une hypothse de dure de vie de 20 ans et un taux de croissance du trafic de 2 %.
6.4.2.3 - Paramtres de dimensionnement
En tant que matriaux naturels, les sols prsentent une dispersion de leurs caractristiques gotechniques et mcaniques plus forte que les produits industriels que sont les matriaux dassises classiques. Une certaine prudence simpose donc pour leur dimensionnement, qui se concrtise par des abattements sur les performances mcaniques mesures en laboratoire. Les valeurs prendre spcifiquement pour les sols traits sont les suivantes : relation pour passer de R t 6 : 6 = 0,95 R t ; pente de la droite de fatigue : 1 = 11 ; b cart type de la loi de fatigue SN : sols fins SN = 0,8 sols type sable SN = 0,8 sols type grave SN = 1,0 ; cart-type sur les paisseurs Sh : indiqu dans le tableau 33 ;
Tableau 33 : carts types sur les paisseurs Sh Type de traitement Type de matriaux
Sols fins ou sableux Sols graveleux
Matriaux rapports
2,5 cm 3 cm
Matriaux traits en place

4 cm 5 cm
coefficient de calage, dans ltat actuel des connaissances : Kc = 1,4 ; risque de calcul : indiqu dans le tableau 34.
111
Chapitre
Tableau 34 : valeurs de risque en fonction du trafic cumul et du type de structure Valeur de risque rc Classe de trafic cumul TCi Structures semi-rigides Fondations structures mixtes
TC1 et TC0 20 % 50 % TC2 12,5 % 50 % TC3 10 % 35 % TC4 7,5 % 20 % TC5 5% 10 %
6.4.2.4 - Vrification au gel / dgel
La dmarche est effectue conformment au Guide Conception et dimensionnement [9], en comparant lindice de gel atmosphrique caractrisant lhiver de rfrence et lindice de gel admissible de la chausse. La non-glivit du sol trait est en principe acquise ds lors que sa rsistance en traction directe dpasse 0,20 MPa.
6.4.2.5 - Exemples de dimensionnement
Exemple n1 Plate forme PF2 Trafic TC2 (NE = 0,2.106 Eq) Couche base et fondation en sol fin classe SOL T2 Qualit du traitement AC1 Performances : E = 4 000 MPa x 0,75 = 3 000 MPa 6 = 0,44 x 0,75 x 0,95 = 0,31 MPa Pente droite fatigue : 1/b = -11 cart type fatigue : SN = 0,8 cart type paisseur Sh = 0,025 Coefficient de calage : Kc = 1,4 Risque : 12,5 % Interfaces : fondation / plate forme : colle base / fondation : semi-colle couche de surface / base : semi-colle Dimensionnement par Aliz
10 cm Bton Bitumineux (en 2 couches) 43 cm SOL T2 (en 2 couches)
112
Exemple n 2 Plate forme PF1 Trafic TC1 (NE = 0,1.106 Eq) Base et de fondation en sol fin classe SOL T2 Qualit du traitement AC2 Performances : E = 4 000 MPa x 0,65 = 2 600 MPa 6 = 0,44 x 0,65 x 0,95 = 0,27 MPa Pente droite fatigue, cart type fatigue, coefficient de calage, hypothses dinterfaces : identiques lexemple n1 cart type paisseur : Sh = 0,04 Coefficient de calage : Kc = 1,4 6 cm Bton Bitumineux Risque : 20 % Dimensionnement par Aliz
47 cm SOL T2 (en 2 couches)
6.5 Ralisation des assises en sol trait

Quil sagisse de couches dassises ou de couche de forme, les oprations de fabrication et de mise en uvre sont trs semblables. Les diffrences proviennent essentiellement dexigences plus svres pour les assises, en matire dhomognit, de prcision de dosage et de compacit.
6.5.1 - Ordonnancement des oprations

La succession des tches lmentaires dans trois cas de chantier est schmatise par la figure 13, page 110.
6.5.2 - Prparation du sol

Cette phase du chantier est fondamentale, pour amliorer lhomognit du matriau et lamener un tat facilitant son malaxage.
113
Chapitre
1 er cas Traitement au liant hydraulique en centrale dun sol naturel ou prtrait la chaux puis mis en uvre.
PREPAR FAB APPRO REGAL PREREG COMP par REG FIN HUM COMP fin
HUM
CLOU
HUM
PRO SUP
2 e cas
Approvisionnement, aprs prparation ventuelle du sol naturel ou prtrait la chaux pour traitement en place avec un liant hydraulique.
REGAL FERM SCAR ARROS MALAX FERM PREREG EPAND
APPRO
MALAX
COMP par
REG FIN
HUM
COMP fin
HUM
CLOU
HUM
PRO SUP
3 e cas
Double traitement en place la chaux et au liant hydraulique.

APPRO REGAL FERM PREREG EPAND chaux MALAX FERM SCAR
PREPAR
ARROS
MALAX
FERM
PREREG
EPANDLH
MALAX
COMP par
REG FIN
HUM
COMP fin
HUM
CLOU
HUM
PRO SUP
APPRO ARROS CLOU COMP par COMP fin EPAND FAB FERM HUM MALAX
Approvisionnement du matriau (sur le lieu de mise en uvre) Arrosage du mlange pour ajuster la teneur en eau Cloutage Compactage partiel (environ 80 % de lnergie ncessaire) pandage du poduit de traitement (plusieurs passes si besoin) Fabrication du mlange (en centrale ou au stock) Fermeture de surface par compactage lger (2 passes) Humidification pour maintien de la teneur en eau Malaxage du sol avec le produit de traitement et ventuellement humidification sous la cloche Compactage final
PREPAR
Extraction et prparation du sol (homognisation en place ou sur stock, mottage ventuel) Pr-rglage de la plate-forme (de 10 25 % au dessus de la cote finale) Protection superficielle Rgalage du matriau approvisionn Rglage fin Scarification
PREREG PRO SUP REGAL REG FIN SCAR
Lexcution de cette opration nest pas systmatique et dpend des conditions de chantier Dlai si besoin pour obtenir des effets souhaits
Oprations devant tre excutes pendant le dlai de maniabilit du mlange
Figure 13 : ordonnancement des oprations pour trois cas de chantier dassises [3]
114
6.5.2.1 - Tri des matriaux
Il sagit dliminer toutes les inclusions gnantes qui pourraient exister dans le gisement. Un stockage intermdiaire pourra savrer ncessaire.
6.5.2.2 - crtement du sol
Les critres de granularit maximale sont, rappelons-le, 100 % passant 31,5 mm et 80 % 20 mm (cf. 6.1.1). Selon la nature du sol, on aura recours une ou plusieurs des mthodes ci-dessous : criblage, dcohsion la charrue, afin de faire remonter les blocs et gros cailloux, qui sont ensuite ramasss, puis ventuellement concasss et rincorpors, rduction in situ laide de matriels spcifiques.
6.5.2.3 - Prtraitement la chaux
Le prtraitement peut avoir lieu soit au dblai, soit sur dpt provisoire, soit la mise en uvre. Il seffectue au pulvimalaxeur, en visant la mouture la plus fine possible (20 mm au plus pour les mottes rsiduelles). Lpandeur doit tre asservi, avec une exactitude e 5% et un coefficient de variation Cv 10%. La teneur en eau est, si ncessaire, ajuste au cours du prtraitement. Le sol prtrait voit sa surface ferme par compactage. Aprs prtraitement, un dlai minimum de 12 heures doit tre respect avant traitement au liant hydraulique.
6.5.2.4 - Constitution des stocks et reprise
Ces oprations sont susceptibles damliorer notablement lhomognit dun sol. La mthode de reprise est adapter au type de stockage. Si le stock a t mont par couches peu paisses ( 60 cm), on pratique une reprise frontale la pelle ou au chargeur. Inversement, si le stock a t form par tas jointifs de forte paisseur, la reprise seffectue prfrentiellement par passes horizontales de faible paisseur, par exemple la dcapeuse. Il faut veiller, dans tous les cas protger le stock de toute pollution par les lments extrieurs, drainer les aires de stockage et viter toute sgrgation des matriaux granulaires (forme, hauteur des tas, mthode de dversement).
6.5.2.5 - Humidification
Lobjectif est damener la teneur en eau dans toute la masse du sol une valeur uniforme ne scartant pas de plus de 1 % de la teneur en eau retenue par ltude.
115
Chapitre
Lopration peut seffectuer au cours du stockage-reprise, avant malaxage (et ventuellement en cours de malaxage en place). Chaque passe dhumidification doit avoir lieu sur matriau pralablement scarifi. On introduit au maximum 2 points de teneur en eau par passe. Le matriau humidifi doit ensuite tre malax sur toute son paisseur. Lapport deau doit tre prcisment matris, ce qui impose lemploi de pompes dbit asservi la vitesse davancement, dbitmtres et systmes de rgulation transversale de larrosage. Le meilleur systme est celui de larrosage par enfouissement. Les arroseuses avec dispositif de type queue de carpe sont interdites. Les critres de notation pour les arroseuses sont indiqus dans le tableau 35.
Tableau 35 : notation des critres pour les arroseuses Note des critres pour larrosage Critre
3 W Type darroseuse Enfouisseuse 2 Rampe jets fins 1 Queue de carpe
Le dlai minimum entre deux squences dhumidification / malaxage est de 4 heures pour les sols A1-A2, 2 heures pour les B5-B6, 30 minutes pour les B2, B4, afin de garantir la diffusion uniforme de leau.
6.5.2.6 - Convenance des mthodes retenues
Toutes les procdures de prparation des sols doivent faire lobjet dpreuves de convenance, afin de prouver que les objectifs dhomognit sont atteints.
6.5.3 - Niveaux de matriels et de qualits de traitement
6.5.3.1 - Matriel dapport de liant
Pour le traitement en place, ainsi que pour le prtraitement la chaux, le liant peut tre soit pandu sous forme pulvrulente, soit inject dans la chambre de malaxage sous forme de suspension aqueuse. Lpandage de liant pulvrulent seffectue exclusivement laide
116
dpandeurs dont le dosage est asservi la vitesse davancement. Seuls les pandeurs nots 3 ou 2 (cf. tableau 4, page 27) sont autoriss. Pour la fabrication en centrale, lapport de liant se fait, partir du silo, par extracteur vis avec contrle pondral.
6.5.3.2 - Matriel de malaxage
Le malaxage en place est ralis uniquement avec des pulvimalaxeurs ayant reu la note 2 ou 3 (voir tableau 5, page 32) et une exactitude e 5%. Selon les systmes de dosage, de contrle et dasservissement quelles comportent, les centrales de fabrication peuvent tre classes selon deux niveaux, comme indiqu dans le tableau 36, le niveau 2 tant plus performant que le niveau 1.
Tableau 36 : exigences respecter en fonction du niveau des centrales Fonction
Dosage des gravillons teneur maximale en lments fins (< 80 m) 2 % Dosage des gravillons teneur en lments fins (< 80 m) > 2 %, sables, liants humides, pulvrulents Contrle de la teneur en eau du mlange ou du sable Acquisition de donnes Dtecteur tout ou rien sur chaque doseur (granulats et pulvrulents)
Niveau 1
Doseur continu dbit volumtrique Doseur continu dbit volumtrique
Niveau 2
Doseur continu dbit volumtrique avec au minimum une mesure continue de la vitesse de dfilement de la bande sur le tambour men Doseur continu dbit pondral Continu (1) avec prise en compte par lautomatisme dacquisition Module dacquisition de donnes (2) Conformit aux fonctions dcrites larticle asservissement de NF P 98-732-1 [47] Asservi la formule et la mesure en continu de la teneur en eau des constituants (3) Asservi la formule Conjugateur agissant sur le dbit de tous les constituants (4)
Asservissement
Dosage de leau Dosage des adjuvants Variation du dbit global
1. Cette spcification sera applique ds lors que le matriel ncessaire sera au point. 2. Un bornier ou une prise informatise doit permettre de brancher un module additionnel dacquisition de donnes conforme la norme NF P 98-732-1 [47]. 3. La spcification relative la prise en compte automatique de la teneur en eau des granulats sera applique ds lors que le matriel ncessaire sera mis au point. 4. La spcification concernant lasservissement du conjugateur sur le dbit deau sera applique ds lors que le matriel ncessaire sera mis au point.
117
Chapitre
6.5.3.3 - Niveaux de qualit de traitement
Selon les performances (notations) des matriels utiliss, deux niveaux de qualit de traitement (AC) sont dfinis. Le niveau AC1 (suprieur AC2) impose lemploi de matriels ayant au moins les caractristiques donnes dans le tableau 37 ; le niveau AC2 correspond celles du tableau 38.
Tableau 37 : dfinition du niveau de qualit de traitement AC1 Note ou niveau

C ou L V H E W ou I Centrale de fabrication (1)
1. Il nexiste pas actuellement de centrale de fabrication de niveau 3. Niveau exig Niveau non autoris
Tableau 38 : dfinition du niveau de qualit de traitement AC2 Note ou niveau

C ou L V H E W ou I Centrale de fabrication (1)
1. Il nexiste pas actuellement de centrale de fabrication de niveau 3. Niveau exig Niveau non autoris
6.5.4 - Malaxage en place
Sauf exception, il est ralis lemplacement dfinitif du matriau, plutt quen emprunt ou sur stock, cette faon de faire produisant une meilleure rgularit de travail. Si ncessaire, la teneur en eau fait lobjet dun ajustement final en cours de malaxage.
118
6.5.5 - Fabrication en centrale
Le cas chant, les mottes ou agglomrats pouvant subsister sont limins juste avant mise en trmie par crasement, passage lmotteur et/ou criblage. Linstallation de cribles sur trmies est un moyen efficace dliminer en mme temps les cailloux trop grossiers. Comme soulign en 3.5, la centrale doit tre amnage pour assurer le bon coulement des sols gardant un caractre collant. Elle doit aussi tre rgle pour une teneur en liant trs leve et, gnralement, une densit relativement faible du matriau.
6.5.6 - Mise en uvre
Les diffrentes oprations sont globalement semblables celles concernant les couches de forme (cf. 5.6.7). Les tolrances de nivellement sont : couche de fondation : 3 cm ; couche de base : 2 cm.
6.5.7 - Compactage
Les indications donnes en 5.6.6 restant valables pour les couches dassises. Toutefois, il nexiste pas, au moment de la prsente rdaction, de spcification gnrale pour la qualit de compactage exiger pour les assises en sol trait. On notera nanmoins que : lobjectif de densification ne saurait tre infrieur q3 ; il est fortement recommand de viser un objectif plus lev, par exemple : masse volumique apparente sche moyenne pour lensemble de la couche dm 100 % (d)OPN En cas dincertitude, lobjectif de densification sera prcis lissue de planches dessai ralises avant ou en dbut de chantier.
6.5.8 - Cloutage
On se rfrera au 5.6.8 concernant les couches de forme.
119
Chapitre
6.5.9 - Protection superficielle
Les diffrents types de protection superficielle possibles sont : lenduit de scellement (ES) ; lenduit monocouche (EM) ; lenduit bicouche (EB) ; lenduit prgravillonn (EP) ; dont les formulations sont donnes en figure 11, page 88. La protection minimale ncessaire est dtermine en fonction de deux paramtres : le niveau dagressivit du trafic (tableau 16, page 89) ; le niveau dexposition climatique (tableau 17, page 89). Les protections appliquer respectivement sur couche de fondation et sur couche de base sont indiques dans les tableaux 39 et 40.
Tableau 39 : types de protection superficielle appliquer sur une couche de fondation en sol trait Couche de fondation Niveau dagressivit du trafic du chantier
A B C ES ES ES EM
Niveau dexposition climatique 0 1 2

ES EM EM* ou EB EM EB EM EB ou EP**
* Sur sols graveleux ** Sur sols sableux non clouts
Tableau 40 : types de protection superficielle appliquer sur une couche de base en sol trait Couche de base Niveau dagressivit du trafic du chantier
A B C EM EM
Niveau dexposition climatique 0 1 2

EM EM EB* ou EP** EB* ou EP** EB* ou EP**
* Favoriser EB pour ltanchit surtout sur sols fins ** Sur sols sableux non clouts
Il est rappel quune pulvrisation deau est indispensable pralablement tout pandage dmulsion de biturne. Par ailleurs, la circulation ne doit pas tre admise avant que le matriau trait ait atteint une rsistance minimale (voir 6.1.3.3).
120
Chapitre
Exemple de dimensionnement
7.1 valuation du trafic cumul TC 7.2 La plate-forme support de chausse 7.3 Dtermination de la structure
121
Chapitre
Ce chapitre est destin familiariser le lecteur avec lutilisation de la mthode de dimensionnement des structures de chausses en sols traits exposs dans le prsent guide. Ce chapitre prsente donc un projet fictif, mais aussi raliste que possible, qui constitue ainsi un cas dcole. Ce projet est rdig avec le souci dtre le plus complet possible et dillustrer les cas extrmes quant aux choix oprer sur les diffrents paramtres dentre. Une commune rurale, denviron 7 000 habitants, dispose sur son territoire dune carrire produisant annuellement cinq cent mille tonnes de granulats. Le dveloppement constant de cette activit contribue certes au dynamisme de lconomie locale, mais il entrane aussi une importante circulation de poids lourds sur la route dpartementale traversant la commune. Ce qui gnre une nuisance sonore juge insupportable par les riverains. La cration dune nouvelle route de 5 km de longueur et de 7,50 m de largeur, pour dtourner le trafic poids lourds vers une voie express existante, simposait donc. Regroupant cinq communes, le district urbain finance ces travaux avec laide du Conseil gnral, de ltat et de lUnion europenne. On se propose donc, en suivant la dmarche indique au chapitre 6 du prsent guide, de dfinir la structure de la chausse construire.
7.1 valuation du trafic cumul TC

On recherche dabord le trafic la mise en service t , puis le trafic cumul TC .
7.1.1 - Trafic la mise en service t
Les comptages raliss sur la route dpartementale traversant la commune donnent une estimation du nombre de poids lourds dun poids total autoris en charge suprieur 3,5 t qui vont circuler sur la future dviation. Ces comptages ont t effectus durant le mois de mars pendant quinze jours conscutifs, sur un sens de circulation, donnant un chiffre de 95 poids lourds par jour et par sens.
122
7.1.2 - Trafic moyen journalier annuel (MJA) la mise en service
Il sagit dapporter ici les corrections au trafic obtenu par comptage. On estime que pendant les mois de dcembre, janvier et fvrier, le trafic lourd gnr par la carrire diminue de 50 % par rapport celui de mars pris pour rfrence. Par ailleurs, le transport li lactivit agricole, qui se concentre sur les mois doctobre et novembre, engendre durant cette priode un trafic poids lourds trois fois suprieur celui du mois de mars. Le trafic moyen journalier annuel (MJA) de lanne de comptage est alors : MJA = 95 PL (7 mois x 1 + 2 mois x 3 + 3 mois x 0,50) x 30/365 MJA = 113,22 PL soit 114 PL/j/sens Do MJA = 114 PL/j/sens. On prvoit que la mise en service de la route aura lieu au printemps de lanne suivant celle du comptage. On estime, dautre part, que la croissance du trafic lie lactivit de la carrire et lactivit agricole est de lordre de 2 % par an. Le trafic MJA la mise en service sera donc : MJA = 114 x 1,02 MJA = 116 PL/j/sens Soit MJA = 116 PL/j/sens.
7.1.3 - Trafic t la mise en service
Lexpression du trafic la mise en service est : t = MJA x R o R est un coefficient de pondration li la largeur utile de la route. Il prend en compte le recouvrement des bandes de roulement dans le cas des chausses bidirectionnelles largeur rduite. Or, dans le prsent projet, la chausse est bidirectionnelle mais sa largeur est gale 7,50 m. Donc, il ny a pas normalement de recouvrement des bandes de roulement, et par suite : R=1 Do : t = MJA t = 116 PL/j/sens
7.1.4 - Dtermination du trafic cumul TC
Lexpression du trafic cumul scrit : TC = 365 x t x C o t est le trafic journalier la mise en service
123
Chapitre
et C est le facteur de cumul dvelopp et qui sexprime par : [(1 + r2)n2 - 1] [(1 + r1)n1 - 1] + (1 + r1)n1 C= r2 r1 En ce qui concerne la priode de service, on a retenu pour ce projet une dure de 20 ans. En matire de taux annuel de croissance du trafic, on a pris les hypothses suivantes : un taux de 2 % pendant les 10 premires annes ; un taux de 3 % pour la priode stalant entre la 11e et la 20e anne. En appliquant lexpression du facteur de cumul C , on obtient : C (1 > 20 ans) = C1 (1 >10 ans) + 1,0210 x C2 (11 > 20 ans) [(1 + 0,02)10 1] (1,02)10 [(1 + 0,03)10 1] + C= 0,02 0,03 C = 24,90 Le trafic cumul sur 20 ans est alors : TC = 365 x t x C TC = 365 x 116 x 24,90 Soit : 1 054 266 PL/sens avec PL est un poids lourd de poids total autoris en charge suprieur 3,5 t. Le trafic cumul peut aussi tre exprim en nombre dessieux standards : NE = TC (PL) x CAM Pour les structures en sols traits et pour des routes dont le trafic est infrieur 150 PL/jour, le CAM est gal 0,7. Do : NE = 1 054 266 x 0,7 NE = 737 987 Essieux Standards.
7.2 La plate-forme support de chausse

Le trac projet a une longueur de 5 km, la ligne rouge est situe au niveau du terrain naturel. On recherche, tout dabord, la portance long terme des sols qui seront mis nu par les terrassements, puis la portance de la plate-forme en tenant compte des amliorations projetes (traitement des sols en place ou couche de forme).
124
7.2.1 - Portance du sol long terme
7.2.1.1 - Identification du sol
Une reconnaissance sommaire sur le terrain a permis de constater lexistence de matriaux htrognes : sols fins et sable avec des fines plastiques. Les essais didentification raliss sur des chantillons de ces sols ont montr quil sagit de sols de types A2 et B6, selon la classification gotechnique du GTR (Guide technique pour la ralisation des remblais et des couches de forme).
7.2.1.2 - Dtermination de la PST
Le fascicule 1 du GTR permet de dterminer la classe de la PST (partie suprieure de terrassements) et la classe de larase (AR). La PST en sols A2 matriaux sensibles leau et de mauvaise portance se situe plusieurs mtres au-dessus du niveau de la nappe. Il ny a donc pas de risque de remonte deau. Mais des infiltrations sont toutefois possibles. Le fascicule 1 du GTR permet de dfinir cette PST par : (PST 1 - AR 1). Cette PST risque de prsenter une portance insuffisante au moment de lexcution de la couche de forme qui aura lieu probablement en automne. Il a t donc dcid damliorer le sol A2 sur 0,5 m dpaisseur par un traitement la chaux vive et selon une technique remblai. Dans ces conditions, la PST en sols A2 traits devient : (PST 3 - AR 1). La PST en sols B6 matriaux sensibles leau et de bonne portance au moment de la mise en uvre de la couche de forme est dfinie par le fascicule 1 du GTR par : (PST 2 - AR 1). Cette PST se situe moins dun mtre au-dessus du niveau de la nappe. Il y a donc un risque important de voir la portance de cette PST chuter long terme sous laction de la remonte de la nappe et des infiltrations deaux pluviales. Il a donc t dcid de raliser un rabattement de la nappe une profondeur de plusieurs mtres. Dans ces conditions, la PST en sols B6 devient : (PST 3 - AR 1).
7.2.2 - Dtermination de la classe de la plate-forme
Pour tout litinraire, nous nous sommes placs dans le cas de (PST 3 - AR 3). Le GTR prcise que, dans de telles conditions, il est presque toujours ncessaire de prvoir la ralisation dune couche de forme. Celle-ci est envisage sous forme de
125
Chapitre
traitement des sols A2 et B6 avec un liant hydraulique routier afin datteindre une plate-forme de classe PF3. Lpaisseur de la couche de forme traite est de 50 cm. Elle sera ralise en deux couches.
7.3 Dtermination de la structure

7.3.1 - Donnes de trafic
Pour le projet tudi, nous avons valu le trafic cumul qui slve : TC3 = 1 054 266 poids lourds ou 737 987 essieux standards.
7.3.2 - Spcification matriaux
7.3.2.1 - Sols fins traits en place
Les caractristiques mcaniques prises en compte dans le dimensionnement pour les sols fins traits sont celles du catalogue des structures pour lIle-de-France. Ltude de laboratoire a donn : Module E = 4 615 MPa 6 = 0,46 MPa Aprs abattement de 35 %, prenant en compte les diffrences de performances entre ltude de laboratoire et les performances chantiers, conformment au guide CFTR [3], cela donne les paramtres de dimensionnement suivants : Module E = 3 000 MPa 6 = 0,30 MPa
126
7.3.2.2 - Sols fins traits en centrale
Pour le traitement des sols fins traits en centrale, le catalogue de structures de chausses pour lIle-de-France indique : Module E = 4 000 MPa 6 = 0,40 MPa Le coefficient de Poisson sera pris 0,25 pour les sols traits en place ou en centrale.
Sols traits en place Pente inverse 1/b cart type fatigue Sh cart type paisseur SN Coefficient du catalogue 1/Kd
-11 0,8 0,04 1,4
Sols traits en centrale

-11 0,8 0,025 1,4
Les autres paramtres de dimensionnement sont les suivants : la structure de chausse est assimile une structure semi-rigide ; le niveau de risque choisi est celui du Guide 2007 Traitement des sols la chaux et/ou aux liants hydrauliques [2] ; le risque r correspond au taux de dgradation calcul de la chausse pour la dure de service retenue, si aucun entretien ni renforcement ne sont raliss sur cette priode : r = 10 % pour TC3
7.3.2.3 - Matriaux bitumineux
Les caractristiques mcaniques des enrobs bitumineux prises pour le dimensionnement sont conformes aux normes en vigueur pour : BBSG : NFP 98.130 / NF EN 13108-1 GB : NFP 98.138 / NF EN 13108-1 Soit : E (BBSG) = 5 400 MPa E (GB) : 9 300 MPa Les structures sont optimises par rapport aux paisseurs minimums, respectivement 6 cm pour les GB et 5 cm pour les BBSG.
127
Chapitre
7.3.3 - Hypothses dinterface
Les conditions dinterface prises pour ces dimensionnements sont conformes aux exigences du GTS [2] : interface GB/BB considre comme colle ; interface GB ou BBSG sur assises traites considre comme semi-colle ; interface couche de fondation en sol trait sur arase considre comme colle. Les structures de chausses peuvent alors tre modlises de la manire suivante :
BBSG GB Interface SEMI-COLLE Arase Sol trait en place ou en centrale Interface COLLE Sol
Interface COLLE
7.3.4 - Dimensionnement de la structure

SOLS TRAITS EN CENTRALE TC3-RD t admissible 0,46 MPa 6 cm BBSG 7 cm GB Cloutage + Cure + Gravillonage 35 cm LTCC Gotextile Arase AR3
SOLS TRAITS EN PLACE TC3-RD t admissible 0,30 MPa 6 cm BBSG 12 cm GB3 Cloutage + Cure + Gravillonnage 35 cm LTCC Gotextile Arase AR3
128
Chapitre
Assurance de la qualit
8.1 Objectifs essentiels de lassurance qualit 8.2 Actions et documents dassurance de la qualit (gnralits) 8.3 Aspects spcifiques de lassurance qualit pour le traitement du sol pour terrassements (remblais et fond de dblais) 8.4 Aspects spcifiques de lassurance qualit pour les couches de forme en sol trait 8.5 Aspects spcifiques de lassurance qualit pour les couches dassises en sol trait
129
Chapitre
Pour un traitement de sol, comme pour toute opration de construction, lobtention de la qualit requise est un impratif. La mise en place dun systme dassurance de la qualit est dautant plus ncessaire quun traitement de sol est normalement confront quelques alas quil sagit de matriser. Ces alas tiennent dabord au fait que le matriau de dpart est un matriau naturel, dont les caractristiques sont au mieux disperses, au pire variables. Un autre type dala provient des conditions mtorologiques rgnant au cours du chantier. En outre, si le traitement est ralis avec malaxage en place, certains paramtres (finesse, dosages, paisseurs) prsentent une dispersion relativement leve dans certains cas. Bien entendu, les alas les plus levs correspondent aux oprations de construction de remblais et les plus modrs aux couches dassises. Par ailleurs, il faut souligner que le management de la qualit doit dmarrer bien avant le dmarrage du chantier, ds les campagnes de reconnaissance et la conception du projet.
8.1 Objectifs essentiels de lassurance qualit

Les principaux buts de lassurance qualit en matire de traitement du sol peuvent tre rsums comme suit. a) Garantir partout lobtention des performances minimales vises Selon les cas, les caractristiques concernes sont la portance immdiate, le module court ou long terme, la rsistance la compression ou la traction, etc. Le jugement du rsultat sappuie sur lvaluation statistique des mesures de contrle, prenant ainsi en compte leur dispersion (attendue). Les performances gomtriques (paisseurs, nivellement, pentes) entrent galement en ligne de compte. b) Aider grer au mieux les alas Lobjectif est de ragir en temps rel et de manire optimale des variations de ltat du sol et des vnements mtorologiques, de sorte : matriser les dlais dexcution ; optimiser la consommation de liant(s).
130
b) Contribuer la prservation de lenvironnement Plusieurs actions peuvent concourir atteindre ce but : rduction ou limination des mises en dcharges, optimisation de la consommation de liant, adaptation des procdures de malaxage et de compactage, rduction ou suppression des missions de poussire.
8.2 Actions et documents dassurance de la qualit (gnralits)

8.2.1 - Variantes contractuelles
La nature du march conditionne larchitecture du systme qualit du projet. Selon le type de march donn (appel doffres classique, ouverture aux variantes, concours, concession, partenariat public-priv), les dispositions contractuelles rservent une place plus ou moins tendue aux choix techniques faits par lentreprise. Cette libert est quasi-nulle dans le cadre de certains marchs, dans lesquels toutes les stipulations sont du ressort du matre duvre, lentreprise tant alors rduite un simple rle dexcutant. linverse, dautres types de march accordent une grande place aux initiatives de lentreprise, les cas extrmes tant ceux de la concession ou du partenariat dans lesquels lentrepreneur est concepteur, et matre de ses options techniques avec obligation de rsultats en termes de niveaux de service de louvrage. Depuis des annes, la tendance est clairement une ouverture aux initiatives et la responsabilisation de lentreprise. Le systme dassurance de la qualit est bti en fonction du cadre contractuel dans lequel il doit sappliquer.
131
Chapitre
8.2.2 - Actions et documents
Les premiers documents sur lesquels se fonde le systme dassurance qualit du chantier sont les Manuels Qualit des diffrents intervenants : entreprise, soustraitants, fournisseurs et aussi il faut le souligner matre duvre, ainsi que, le cas chant, le ou les contrleurs extrieurs. Pour obtenir une qualit totale, il est essentiel que tous les acteurs soient impliqus, et ceci ds le dbut mme de la conception. La dmarche qualit se concrtise, pour le projet considr, par le Plan dAssurance de la Qualit (PAQ) qui, comme soulign plus haut, doit impliquer tous les intervenants sans exception. Les PAQ dcrivent avec prcision les mthodes et procdures appliquer, par exemple : la manire dorganiser les preuves de convenance ; lorganisation de chantier (organigrammes, ordonnancement des tches, etc.) ; les modalits dexcution des diffrentes tches, y compris la dfinition des matriels ncessaires ; les procdures de dtection et de corrections des anomalies ; la traabilit des diffrentes informations. Le Schma Directeur de la Qualit (SDQ) coiffe lensemble des PAQ, en mettant en cohrence les diverses actions prvues. Lensemble de la dmarche aboutit, de manire non exhaustive, la production : du Plan de contrle ; de la liste des situations considres comme des points sensibles pour le droulement du chantier ; de la liste des points darrt ; de la dfinition ventuelle de la faon de traiter certains problmes ou situations spcifiques au chantier considr. La synthse des actions qualit est incluse dans le dossier de rcolement du chantier.
132
8.3 Aspects spcifiques de lassurance qualit pour le traitement du sol pour terrassements (remblais et fond de dblais)
Il sagit l doprations fort potentiel dalas, vis--vis desquels il faut tre mme de ragir instantanment et efficacement. La gestion des alas et la rmunration des oprations permettant de les surmonter font lobjet de clauses contractuelles spcifiques. Trois types de contrat sont possibles cet gard : a) lentrepreneur fait son affaire des mesures prendre et est pay en fonction du volume mis en uvre, toutes sujtions comprises, b) lentrepreneur tudie les oprations spcifiques raliser et les soumet lapprobation du matre duvre. Il est ensuite rmunr selon les quantits mises en uvre (sols et liants), c) le matre duvre dtermine les mesures prendre et les quantits correspondantes ; lentreprise est rmunre selon le bordereau de prix prtabli. La consistance des actions dassurance qualit et la rdaction des documents correspondants dpendent du mode de gestion/rmunration choisi.
8.3.1 - Actions de contrle
Celles-ci sont dcrites dans le paragraphe 1.6.2, page 76, du Guide GTS [2]. Certaines de ces actions sont dtailles dans les tableaux B - V, B VI et B VII de ce document.
133
Chapitre
8.3.2 - Points sensibles
Dans le cadre des terrassements, les points sensibles sont assez nombreux. Au niveau du traitement du sol, les principaux sont les suivants : caractristiques du ou des liant(s) ; disponibilit de ces liants ; capacit de stockage du ou des liant(s) ; adquation et performances du ou des pandeur(s) : dbit, exactitude et prcision du dosage, etc. ; adquation et performances du ou des pulvimalaxeur(s) : puissance, matrise de lpaisseur, finesse de mouture, exactitude et prcision du dosage, etc. ; adquation et performances des compacteurs : rendement, efficacit ; teneur en eau naturelle trop leve ; teneur en eau naturelle trop basse ; argilosit excessive.
8.3.3 - Points darrt
Les principaux points darrt et les actions susceptibles de les lever sont lists ciaprs : Vrification de la compacit > si elle est insuffisante : passes de compactage supplmentaires (dans le dlai de maniabilit) ; ajustement de la teneur en eau ; ventuellement modification de latelier de compactage. Vrification de la portance immdiate > si elle est insuffisante : si possible remalaxage, retraitement et recompactage ; sinon enlvement et substitution. Prvision dapparition de gel dangereux : augmentation du dosage en liant et/ou emploi dun liant prise plus rapide ; au pire, arrt du chantier. Prvision dun pisode de vent trs fort : arrt momentan du chantier.
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8.3.4 - Dispositions pour la PST
Toutes les dispositions dcrites plus haut sont applicables la partie suprieure des terrassements. Viennent en plus : comme points sensibles, la tenue leau du sol trait et la protection de la PST contre les effets du trafic de chantier ; comme point darrt, la vrification du nivellement de la PST. Si le nivellement nest pas convenable, il faudra : soit retravailler le matriau (dans son dlai de maniabilit) ; soit lenlever et le remplacer ; soit revoir le dimensionnement des couches suprieures.
8.4 Aspects spcifiques de lassurance qualit pour les couches de forme en sol trait
Les exigences tant gotechniques que gomtriques, sont lvidence plus svres que dans les remblais et fond de dblais. Trs schmatiquement, trois aspects requirent une attention supplmentaire : lhomognit du sol traiter, les rglages topographiques (nivellement et paisseur) et les performances mcaniques long terme.
8.4.1- Dfinition de la qualit requise
La qualit vise est formalise par lensemble des spcifications (gnrales et particulires) dfinissant les rsultats obtenir. Selon le type de march, cet ensemble peut ventuellement tre accompagn de prescriptions portant sur les mthodes et moyens utiliser. Un inventaire de stipulations applicables est indiqu dans les tableaux C 3-I, C3-II, et C 3-III, pages 148 155, du Manuel GTS [2].
135
Chapitre
8.4.2 - Plan de contrle
Les diffrentes actions de contrles et leurs mthodologies sont dtailles dans le volumineux tableau C 3-IV, pages 158 160 du Guide GTS [2].
8.4.3 Points sensibles
Compte tenu des rles importants que joue la couche de forme, les exigences en matire de qualit sont svres. Les points sensibles sont relativement nombreux. Homognit du gisement de sol traiter : la reconnaissance du sol (sur le trac ou en emprunt) doit tre effectue le plus tt possible, afin de pouvoir boucler ltude bien avant le dbut des travaux et, ventuellement, se retourner vers un autre gisement. Caractristiques du sol traiter : outre les proprits gotechniques habituelles, laptitude du sol au traitement doit tre soigneusement value (ce qui constitue une tape-cl dans le choix du ou des liant(s). La taille des plus gros lments du sol doit, rappelons-le, tre limite en fonction du matriel de malaxage prvu (cf. 5.6.2.2). La plage des teneurs en eau probables doit aussi tre estime. Performances et disponibilit du ou des liant(s) : en plus de lvaluation des performances, il faut sassurer que les quantits de liant(s) pouvant tre ncessaires dans le cas le plus dfavorable pourront tre livres dans les temps, Capacit de stockage de ces liants.
8.4.4 - Points darrt
Lassurance de la qualit va de pair avec la gestion dassez nombreux points darrt. Les principaux sont dcrits ci-aprs, avec les mesures pour les lever.
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Acceptation du ou des liant(s) fournis. valuation du PAQ du ou des fournisseurs. Essais de vrification de la conformit du ou des liant(s) approvisionns sur le chantier : sur liant et sur mlange sol + liant. Acceptation des matriels (donnes constructeurs, tat dentretien, rglages, etc.), notamment : du ou des pandeurs (dbit, exactitude et prcision des dosages) ; du ou des pulvimalaxeurs (puissance, matrise de lpaisseur, finesse de mouture, prcision et exactitude des dosages en eau et en liant, etc.) ; de la centrale (aptitude passer le sol sans coups, finesse de mouture, prcision et exactitude des dosages, rendement, etc.) ; des compacteurs (rendement, efficacit, etc.) ; des autres engins (arroseuses, niveleuses, matriels denduisage, etc.). Lacceptation et les ventuelles modifications des matriels sont souvent dcides lissue dune preuve de convenance, pour les grands chantiers ou pour les traitements indits. Acceptation des mthodes dexcution. Comme pour les matriels, lacceptation des mthodes peut tre dcide aprs preuve(s) de convenance. Vrification de la compacit cf. 8.3.3 ; Vrification de la portance immdiate cf. 8.3.3 ; Prvision dapparition de gel dangereux cf. 8.3.3 ; Prvision dun pisode de vent trs fort (cas du malaxage en place) cf. 8.3.3 ; Vrification du nivellement et de lpaisseur. Si lun des deux nest pas conforme, on appliquera une des mesures cites au 8.3.4 ; Vrification des performances mcaniques (mesures la plaque ou dflexions + mesures de caractristiques mcaniques sur prlvements obtenus par carottage).
137
Chapitre
Ces vrifications ont lieu bien aprs la fin du dlai de maniabilit. Si elles dmontrent un niveau de performances insuffisant, le problme est pineux. On devra alors soit enlever le matriau non conforme et le remplacer, soit revoir la hausse le dimensionnement des couches de chausse. Vrification de la protection superficielle Le trafic de chantier ne pourra tre autoris sur la couche de forme qu la double condition quelle ait reu la protection superficielle prvue (et soigneusement applique) et que le sol trait ait atteint un niveau de rsistance suffisant (cf. 5.2.3.3 et 5.6.9). Rappel : la tenue de linterface est un point critique.
8.5 Aspects spcifiques de lassurance qualit pour les couches dassises en sol trait
La dmarche est, tant dans ses principes que dans son droulement, la mme que pour les couches de forme. Toutefois, les spcifications plus svres en matire dhomognit du sol traiter, de niveau de performances mcaniques, de faible dispersion des caractristiques et de finesse du rglage conduisent des exigences renforces pour le systme dassurance de la qualit.
8.5.1 - Plan de contrle
Les nombreuses actions de contrle sont dtailles dans le trs volumineux tableau 41 (pages 53 58) du Guide CFTR Traitement des sols la chaux et/ou aux liants hydrauliques. Application la ralisation des assises de chausse [3].
138
8.5.2 - Points sensibles et point darrt
Ils sont globalement les mmes que pour une couche de forme, deux exceptions prs. Le premier point concerne lhomognit du gisement de sol traiter. La reconnaissance gotechnique de ce gisement doit seffectuer bien avant le dmarrage du traitement. De plus, les caractristiques du sol doivent tre vrifies lavancement avant malaxage avec le liant. Il sagit de sassurer en permanence (et temps) de la classification du sol, de sa classe dhomognit, de son tat hydrique effectif et des volumes de matriau homogne disponibles. Lensemble de ces vrifications peut tre considr comme point darrt. Le second a trait la ralisation de la partie suprieure de la couche. Afin damliorer la tenue future de linterface avec la couche suprieure (fondation ou base), il faut sassurer que toutes les mesures sont prises pour : obtenir une compacit leve, mais viter (ou liminer) le feuilletage : choix des compacteurs, plan de compactage, recoupe ventuelle ; rgler et maintenir la teneur en eau dans la plage optimale, afin que la prise se dveloppe correctement (arrosage, couche de cure) ; interdire la circulation du trafic de chantier tant que le matriau na pas suffisamment durci et que la couche de protection na pas t applique.
139
Chapitre
Conclusion
141
Les traitements de sols se sont considrablement dvelopps lors des dernires dcennies. Des amliorations marquantes ont accompagn et favoris ce dveloppement. Les premires concernent les matriels, et tout particulirement les matriels de malaxage en place, qui ont considrablement progress en termes de puissance et de prcision. Les secondes rsultent de la mise au point de liants hydrauliques routiers (LHR) spcialement adapts. En matire de terrassements, le recul est maintenant trs important et le traitement de sol est devenu un rflexe ds lors quil faut passer dans des sols trop humides ou aux caractristiques gotechniques insuffisantes. Pour les couches de forme, le traitement de sol sest impos dans toutes les rgions pauvres en matriaux graveleux de bonne qualit. Afin de tirer le meilleur parti des sols locaux, il est essentiel dintgrer, ds le dbut de ltude, la couche de forme dans la conception et le dimensionnement de lensemble de louvrage. Le retour dexprience concernant les assises de chausse en sols traits est encore limit. Le bilan ce jour est gnralement positif, mais certains points savrent sensibles : tenue leau, rsistance au gel-dgel et, surtout, tenue des interfaces. Des progrs sont ncessaires pour garantir leur bon comportement. En tout tat de cause, il convient de respecter strictement les limites demploi prconises, en particulier, en terme de trafic admissible et dpaisseur minimale pour la couverture en enrobs bitumineux. Globalement, le traitement de sol est conomiquement comptitif dans de nombreux cas. Il prsente, de plus, de grands avantages vis--vis du dveloppement durable : prservation des ressources et despaces naturels, diminution des transports et conomie dnergie. Lanalyse du cycle de vie est de nature tayer ce constat avec des valuations quantifies.
143
Chapitre
10
Annexes
10.1 Bibliographie 10.2 Normes
145
Chapitre
10 Annexes
10.1 Bibliographie
[1] Ralisation des remblais et des couches de forme (GTR), guide technique SETRA-LCPC, 2e dition, 1992. [2] Traitement des sols la chaux et/ou aux liants hydrauliques Application la ralisation des remblais et des couches de forme (GTS), guide technique SETRA-LCPC, janvier 2000. [3] Traitement des sols la chaux et/ou aux liants hydrauliques Application la ralisation des assises de chausses, guide technique CFTR, septembre 2007. [4] Manuel de conception des plates-formes autoroutires, SCETAUROUTE, 1998. [5] Manuel de conception des chausses dautoroutes, SCETAUROUTE, 2005. [6] HOLE Techniques particulires de terrassement pour la craie Bulletin de liaison des laboratoires des Ponts et Chausses n 195, janvier-fvrier 1995. [7] Les routes en zones tropicales et dsertiques - Tome II : tudes techniques et construction, BCEOM-CEBTP, 1991. [8] Manuel de conception des chausses neuves faible trafic, LCPC-SETRA, juillet 1981. [9] Conception et dimensionnement des structures de chausse, Guide technique SETRA-LCPC, dcembre 1994.
146
10.2 Normes
NF P 11-300 Excution des terrassements Classification des matriaux utilisables dans la construction des remblais et des couches de forme dinfrastructures routire. Liants hydrauliques Liants hydrauliques routiers Composition, spcifications et critres de conformit. Granulats. Mesure du coefficient de friabilit des sables. Sols Reconnaissance et essais Dtermination de la teneur en eau pondrale des matriaux Partie 1 Mthode de la dessiccation au four micro-ondes. Sols Reconnaissance et essais Dtermination de la teneur en eau pondrale des matriaux Partie 2 Mthode la plaque chauffante ou panneaux rayonnants. Sols Reconnaissance et essais Dtermination de la teneur en eau pondrale des matriaux Mthode par tuvage. Sols Reconnaissance et essais Dtermination des limites dAtterberg Limite de liquidit la coupelle Limite de plasticit au rouleau. Sols Reconnaissance et essais Dtermination de la teneur pondrale en matires organiques dun sol Mthode chimique. Sols Reconnaissance et essais Analyse granulomtrique Mthode par tamisage sec aprs lavage. Sols Reconnaissance et essais Coefficient de fragmentabilit des matriaux rocheux. Sols Reconnaissance et essais Dgradabilit. Sols Reconnaissance et essais Mesure de la capacit dabsorption de bleu de mthylne dun sol ou dun matriau rocheux Dtermination de la valeur de bleu de mthylne dun sol ou dun matriau rocheux par lessai la tache. Sols Reconnaissance et essais Indice CBR aprs immersion Indice CBR immdiat Indice Partant immdiat Mesure sur chantillon compact dans le moule CBR. Sols Reconnaissance et essai de compactage Proctor Dtermination des rfrences de compactage dun matriau Essai Proctor modifi Essai Proctor normal. Sols Reconnaissance et essais Portance des plates-formes Partie 1 : Module sous chargement statique la plaque (EV2). Sols Reconnaissance et essais Portance des plates-formes Partie 2 : Module sous chargement dynamique.
NF P 15-108
NF P 18-576 NF P 94-049-1
NF P 94-049-2
NF P 94-050
NF P 94-051
NF P 94-055
NF P 94-056
NF P 94-066
NF P 94-067 NF P 94-068
NF P 94-078
NF P 94-093
NF P 94-117-1
NF P 94-117-2
147
Chapitre
10 Annexes
NF P 94-118
Chausse Terrassements Excution des terrassements Caractrisation des sols en place Essai la dynaplaque. Chausse Terrassements Dimensionnement Partie 1 : Terminologie gnrale. Chausse Terrassements Dimensionnement des chausses routires Dtermination des trafics routiers pour le dimensionnement des structures de chausses. Assises de chausses Eau pour assises Classification. Assises de chausses Fabrication en continu des mlanges Contrle de fabrication des graves et sables traits aux liants hydrauliques ou non traits en centrale de malaxage continu. Mthodologie dtude en laboratoire des matriaux traits aux liants hydrauliques Partie 1: Graves traits en liants hydrauliques. Mthodologie dtude en laboratoire des matriaux traits aux liants hydrauliques Partie 2 : Sables traits en liants hydrauliques. Mthodologie dtude en laboratoire des matriaux traits aux liants hydrauliques Partie 3 : Sols traits en liants hydrauliques associs la chaux. Assises de chausses Excution des corps de chausses Constituants Composition des mlanges et formulation Excution et contrle. Essais relatifs aux chausses Mesure de la dflexion. Essais relatifs aux chausses. Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 1 : Dfinitions, moyens de mesure, valeurs caractristiques. Essais relatifs aux chausses. Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 2 : Dtermination de la dflexion et du rayon de courbure avec le dflectomtre Benkelman modifi. Essais relatifs aux chausses. Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 3 : Dtermination de la dflexion avec le dflectographe 02. Essais relatifs aux chausses. Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 4 : Dtermination de la dflexion avec le dflectographe 03. Essais relatifs aux chausses. Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 5 : Dtermination de la dflexion avec le dflectographe 04.
NF P 98-080
NF P 98-082
NF P 98-100 NF P 98-105
NF P 98-114-1
NF P 98-114-2
NF P 98-114-3
NF P 98-115
NF P 98-200 NF P 98-200-1
NF P 98-200-2
NF P 98-200-3
NF P 98-200-4
NF P 98-200-5
148
NF P 98-200-6
Essais relatifs aux chausses. Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 6 : Dtermination de la dflexion avec le dflectographe bton. Essais relatifs aux chausses Mesure de la dflexion engendre par une charge roulante. Partie 7 : Dtermination de la dflexion et du rayon de courbure avec un curviamtre. Essais relatifs aux chausses Prparation des matriaux traits aux liants hydrauliques ou non traits Partie 3 : Fabrication en laboratoire de mlange de graves ou de sables pour la confection dprouvettes. Essais relatifs aux chausses Comportement au gel des matriaux traits aux liants hydrauliques Partie 1 : essai de rsistance au geldgel des graves et sables traits. Essais relatifs aux chausses Comportement au gel Partie 2 : essai de gonflement au gel des sols et matriaux granulaires traits ou non de D infrieur ou gal 20 mm. Essais relatifs aux chausses Dtermination du dosage en liant rpandu Partie 1 : essai in situ de dosage moyen et de rgularit transversale. Essais relatifs aux chausses Mesure du dosage en granulats dun enduit superficiel Partie 2 : Dtermination de la rgularit transversale. Matriels pour la construction des routes Centrales de traitement de matriaux Terminologie et performances. Matriels de construction et dentretien des routes Compacteurs Terminologies et spcifications commerciales. Matriels de construction et dentretien des routes Fabrication des mlanges Partie 1 : Centrale de malaxage pour matriaux traits aux liants hydrauliques ou non traits. Matriels de construction et dentretien des routes Matriel de compactage Classification. Matriels de construction et dentretien des routes Matriel de compactage valuation. Matriels de construction et dentretien des routes Calibrage et vrification des rglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matriaux Partie 1 : Dbitmtre de bande pour courroie transporteuse. Matriels de construction et dentretien des routes Calibrage et vrification des rglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matriaux Partie 2 : Doseur pondral granulats. Matriels de construction et dentretien des routes Calibrage et vrification des rglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matriaux Partie 3 : Doseur volumtrique granulats.
NF P 98-200-7
NF P 98-230-3
NF P 98-234-1
NF P 98-234-2
NF P 98-275-1
NF P 98-276-2
NF P 98-701
NF P 98-705
NF P 98-732-1
NF P 98-736
NF P 98-737
NF P 98-744-1
NF P 98-744-2
NF P 98-744-3
149
Chapitre
10 Annexes
NF P 98-744-4
Matriels de construction et dentretien des routes Calibrage et vrification des rglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matriaux Partie 4 : Doseur pondral pulvrulent Essai par prlvement sur courroie. Matriels de construction et dentretien des routes Calibrage et vrification des rglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matriaux Partie 5 : Doseur pondral pulvrulent Essai par pese matire. Matriels de construction et dentretien des routes Compacteurs pneumatiques valuation de la pression de contact au sol. Matriels de construction et dentretien des routes Compacteurs valuation du moment dexcentrique. Chausse Terrassements Qualification du matriel routier Terminologie des matriels de compactage. Matriels de construction et dentretien des routes Module dacquisition de donnes pour centrales de fabrication des mlanges granulaires Description et spcification fonctionnelles. Partie 1 : Module pour la fabrication en continu. Ciment Partie 1 : Composition, spcification et critres de conformit des ciments courants. Chaux de construction Partie 1 : Composition, spcification et critres de conformit. Chaux de construction Partie 2 : Essais de laboratoire. Essais pour dterminer les caractristiques gotechniques des granulats Parie 9 : Qualification des fines. Essai au bleu de mthylne. Essais pour dterminer les caractristiques mcaniques et physiques des granulats. Partie 1 : Dtermination de la rsistance lusure (micro-DEVAL) Essais pour dterminer les caractristiques mcaniques et physiques des granulats. Partie 2 : Mthodes pour la dtermination de la rsistance la fragmentation (Los Angeles) Enduits superficiels Spcifications. Liants hydrauliques routiers Composition, spcifications et critres de conformit des liants hydrauliques routiers durcissement rapide. Liants hydrauliques routiers Composition, spcifications et critres de conformit des liants hydrauliques routiers durcissement normal.
NF P 98-744-5
NF P 98-760
NF P 98-761
NF P 98-768
NF P 98-772-1
NF EN 197-1
NF EN 459-1
NF EN 459-2 NF EN 933-9
NF EN 1097-1
NF EN 1097-2
NF EN 12271 NF EN 13282-1
NF EN 13282-2
150
NF EN 13286-2
Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 2 : Mthode dessai pour la dtermination en laboratoire de la masse volumique de rfrence et de la teneur en eau Compactage Proctor. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 40 : Mthode dessai pour la dtermination de la rsistance la traction directe des mlanges traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 41 : Mthode dessai pour la dtermination de la rsistance la compression des mlanges traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 42 : Mthode dessai pour la dtermination de la rsistance la traction indirecte des mlanges traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 43 : Mthode dessai pour la dtermination du module dlasticit des mlanges traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 45 : Mthode dessai pour la dtermination du dlai de maniabilit des mlanges traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 47 : Mthode dessai pour la dtermination de lindice portant Californien (CBR), de lindice de portance immdiate (IPI) et du gonflement. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 49 : Essai de gonflement acclr pour les sols traits la chaux et/ou aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 52 : Mthode de confection par vibrocompression des prouvettes de matriaux traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques et non traits Partie 53 : Mthode de confection par compression axiale des prouvettes de matriaux traits aux liants hydrauliques. Mlanges traits aux liants hydrauliques Spcifications Partie 10 : Sols traits au ciment. Mlanges traits aux liants hydrauliques Spcifications Partie 11 : Sols traits la chaux. Mlanges traits aux liants hydrauliques Spcifications Partie 13 : Sols traits au liant hydraulique routier. Granulats lments de dfinitions, conformit et codifications.
NF EN 13286-40
NF EN 13286-41
NF EN 13286-42
NF EN 13286-43
NF EN 13286-45
NF EN 13286-47
NF EN 13286-49
NF EN 13286-52
NF EN 13286-53
NF EN 14227-10
NF EN 14227-11
NF EN 14227-13
XP P 18-545
151
Illustration de la couverture David Lozach Crdit photographique Colas, Eurovia, Guintoli, Razel, Wirtgen... Tous droits rservs
Mise en page et ralisation Amprincipe Paris

R.C.S. Paris B 389 103 805
Impression Gibert Clarey S.A.
dition novembre 2009

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C OLLECTION TECHNIQUE C I M B TO N

Traitement des sols aux liants hydrauliques

Traitement des sols aux liants hydrauliques

2.3.1.1 - Action immdiate dabaissement de la teneur en eau

2.3.1.2 - Action immdiate sur les caractristiques gotechniques 24

G 4 - Traitement des sols pour remblais et fonds de dblais

4.5.1 - Matriels 4.5.2 - Mthodes dexcution du traitement

4.5.2.1 - Traitement en dblai (ou en emprunt) 4.5.2.2 - Traitement sur le remblai

G 5 - Traitement des sols pour couche de forme

5.3.3.1 - Choix du ou des liant(s) 5.3.3.2 - Dtermination des dosages adopter

5.6.6.1 - Objectif de densification 5.6.6.2 - Dispositions ncessaires

G 6 - Traitement des sols en assises de chausse

6.4.1.1 - Domaine demploi et qualits minimales 6.4.1.2 - Types de structure

6.4.1.3 - Interfaces 6.4.1.4 - Couches de surface 6.4.1.5 - Dispositions constructives

7.2.1.1 - Identification du sol 7.2.1.2 - Dtermination de la PST

125 126 126 126 126 127 127 128 128

133 133 134 134 135

135 135 136 136 136

138 138 139

1.2 Classification des sols

Passant 2 mm 100 % 70 % Sols fins Sables ou graves Sables Graves

1.3 Les matriaux non couverts par ce guide

1.4 Attention certains constituants particuliers !

1.5 Matriaux locaux

2.1 Les ciments

+(1) +(1) +(1)

2.2 Les liants hydrauliques routiers (LHR)

2.2.2 - Types de LHR

2.2.3 - Codification et spcifications performantielles des LHR

Rsistance la compression 56 jours (MPa)

2.2.4 - Identification des LHR

2.3 Les chaux

2.3.1 - La chaux calcique arienne vive

2.3.1.1 - Action immdiate dabaissement de la teneur en eau

2.3.1.2 - Action immdiate sur les caractristiques gotechniques

Sol avant traitement

Sol aprs traitement

Dplacement de l'optimum Sol trait la chaux

Teneur en eau (%) 1,5 12 14 16 18 20 22

2.3.2 - La chaux calcique arienne teinte

2.3.3 - Actions long terme des chaux calciques ariennes

2.3.4 - Les chaux hydrauliques

3.1 Matriels de transport et de stockage des liants

3.1.2 - Cas du double traitement

3.1.3 - Cas particulier de traitement en place : liant en suspension aqueuse

3.1.4 - Cas des (petits) chantiers rustiques : ciment en sacs

3.2 Matriels dpandage

3.2.1 - Types dpandeurs

3.2.2 - Prcision de lpandage

s tant lcart-type calcul sur une population de mesures reprsentatives m la moyenne.

3.3 Matriels de prparation des sols

3.4 Matriels de malaxage en place

3.4.2 - Malaxeurs outils anims (pulvimalaxeurs)

3.4.3 - Systme de notation des matriels de malaxage en place

Puissance moteur disponible Possibilit dinjecter leau dans la chambre de malaxage

Dosage du liant sous forme de suspension (eau + liant hydraulique)

Pompe dbit variable non asservi

3.4.4 - Autres matriels outils anims

3.5 Centrales de malaxage