S a v o i r s T e c h n o l o g i q u e s A s s o c i é s LES SOLS

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1 S a v o i r s T e c h n o l o g i q u e s A s s o c i é s LES SOLS PARTIE 06 SOMMAIRE Laboratoire GENIE CIVIL CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES SOLS CLASSIFICATION DES SOLS SELON LA NORME NF P OU G.T.R. ANALYSE GRANULOMETRIQUE D UN SOL: LIMITES D ATTERBERG A LA COUPELLE ET AU ROULEAU LIMITES D ATTERBERG AU CONE DE PENETRATION VALEUR DE BLEU DE METHYLENE D UN SOL ESSAI PROCTOR ESSAIS C.B.R. COEFFICIENT DE FRAGMENTABILITE DES MATERIAUX ROCHEUX MASSE VOLUMIQUE APPARENTE D UN SOL EN PLACE ANALYSE MECANIQUE DES SOLS ESSAI DE CISAILLEMENT A LA BOITE Page 111 Page 114 Page 123 Page 127 Page 131 Page 133 Page 135 Page 139 Page 143 Page 145 Page 147 Page 149 Page 109

2 NOTES PERSONNELLES Page 110

3 C A R A C T É R I S T I Q U E S P H Y S I Q U E S D E S S O L S 1. GÉNÉRALITÉS 1.1. Utilisation du sol : Le sol constitue le matériau de base utilisé en génie civil. Il sert de : * Support pour les ouvrages : toutes les structures réalisées transmettent leurs charges au sol de fondation par l'intermédiaire de fondations superficielles ou profondes. * Matériau de construction : exploité en carrières ou dragué en rivière, il entre dans la fabrication des bétons ( granulats ), est utilisé pour la fondation des chaussées, la réalisation de barrages, de digues, de remblais, etc Définition d'un sol : Un sol est constitué par un agrégat naturel de grains minéraux pouvant être séparés par des actions mécaniques légères ( trituration ou agitation sous l'eau...). Le sol est un matériau meuble, poreux, non homogène situé à proximité de la surface de la terre. On distinguera les sols des roches qui peuvent être définies comme des agglomérats de grains minéraux liés par des forces de cohésion fortes et permanentes. 2. CONSTITUANTS D'UN SOL Un sol est en général constitué de 3 phases : * une phase solide dont les grains solides, dans leur arrangement naturel constituent le squelette, * une phase liquide ( eau ), * une phase gazeuse ( en général de l'air ) Phase solide : Les grains solides proviennent de l'altération de la roche mère. Ces grains ont des dimensions supérieures à 2 µ. Les particules les plus fines ( d < 2 µ ) sont issues d'une désagrégation mécanique de la roche mère puis, après dissolution sous l'action de l'eau, sont le résultat d'une altération chimique. Ces grains constituent l'élément fondamental de l'analyse des sols. Leur taille, leur forme, leur enchevètrement sont capitals pour le comportement du sol, et ne dépendent pas des conditions extérieures. Page 111

4 Dénominations adoptées en fonction de la grosseur des grains : 2.2. Phase liquide : d < 2 µ argile 2 µ < d < 20 µ limon 20 µ < d < 0,2 mm sable fin 0,2 mm < d < 2 mm sable grossier 2 mm < d < 20 mm gravier d > 20 mm L'eau existe sous différentes formes dans les sols : cailloux * Eau de constitution : elle fait partie du réseau cristallin et est difficilement déplaçable, * Eau liée : elle est maintenue à la surface des grains par des forces d'attractions moléculaires. Epaisseur moyenne: 1 à 5 mµ. Ce phénomène n'est important que pour les grains fins, * Eau capillaire : retenue par les pores du sol par les forces de capillarité, * Eau libre : cette eau remplit l'espace resté libre des pores et interstices. Elle s'écoule dans le sol et obéit aux lois de l'hydraulique Phase gazeuse : Lorsque le sol n'est pas saturé, la phase gazeuse est constituée par un mélange d'air, de vapeur d'eau et éventuellement de gaz provenant de la décomposition de matières organiques. 3. PARAMÈTRES DÉFINISSANT L'ETAT D'UN SOL Les paramètres permettent de quantifier les différentes phases ( solide, liquide, gazeuse ) entrant dans la composition d'un sol. W 0 Ww GAZ LIQUIDE Va Vw Vv V Ws SOLIDE Vs W = masse totale W s = masse des grains solides W w = masse de l'eau Volume des vides : V = volume total V s = volume des grains solides V w = volume de l'eau V a = volume de la phase gazeuse Vv = Vw + Va Volume de l'échantillon de sol : V = Vs + Vw + Va = Vs + Vv Page 112

5 3.1. Masses volumiques ( ou spécifiques ) : # masse volumique apparente du sol : γ = W / V # masse volumique du sol sec : γd = Ws / V # masse volumique du solide : γs = Ws / Vs Ce poids spécifique est sensiblement constant quel que soit la nature des minéraux inclus dans le sol : γs 27 kn / m Paramètres sans unité : # teneur en eau : ω = Ww / Ws # indice des vides : e = Vv / Vs # porosité : n = Vv / V ( exprimé en % ) # degré de saturation : Sr = Vw / Vv ( exprimé en % ) 3.3. Relations entre les différentes valeurs: Définition n e γ γd Teneur en eau ω Ww Ws n.sr. γw ω = (1 n). γs ω γ = e.sr. w γs ω = γ γd γd 1 1 ω = γ γd γs Porosité n Vv V = Vw + Va V e - n = n 1 + e γ = 1 (1 + ω) γs γs γd n = γs Masse volumique apparente γ W V Ws + Ww = γ = (1 n)(1 + ω) γs Vs + Vw + Va γ ( 1+ ω) = γ 1+ e s - γ = ( 1+ ω) γd Masse volumique apparente sèche γd Ws Vs + Vw + Va γs γ γd = ( 1 n) γs γd = γd = 1+ e 1+ ω - Masse volumique des grains γs Ws Vs γ γs = ( n)( + ω) γs = (1 e) γd γs 1 1 γ = ( 1 n)( 1+ ω) γ γd s = 1 n 3.4. Ordres de grandeur des différents paramètres : γd ( en kg/dm3 ) γ ( en kg/dm 3 ) ω ( en % ) e Page 113

6 sable serré saturé sable lache saturé argile raide argile molle bentonite tourbe 1,7 1,2 2,1 1,7 2,0-2,1 1,7-1,8 1,27 1, C L A S S I F I C A T I O N D E S S O L S s e l o n l a N O R M E N F P O U G. T. R. 1. GÉNÉRALITÉS Les sols sont classés d'après leur nature, leur état et leur comportement Paramètres de nature : Ce sont des paramètres qui ne varient pas ou peu ni dans le temps, ni au cours des manipulations: La granularité : # la granularité # l'indice de plasticité # la valeur au bleu de méthylène ( sur la fraction 0/50 mm). 0,58 1,25 0,60 1,20 5,20 # le Dmax. : Dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol. Seuil retenu : 50 mm. Cette valeur permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux ( 50 mm ), des sols grossiers. # tamisat à 80 µm ( ou % de fines ) : Ce paramètre permet de distinguer les sols riches en fines des sols sableux et graveleux. Seuils retenus : * 35 % : Au-delà de 35 % de tamisat à 80 µm, les sols ont un comportement assimilable à celui de leur fraction fine. * 12 % : C'est le seuil conventionnel permettant d'établir une distinction entre les matériaux sableux et graveleux pauvres ou riches en fines. # tamisat à 2 mm : Permet la distinction entre les sols à tendance sableuse et les sols à tendance graveleuse L'indice de plasticité Ip : Ce paramètre caractérise l'argilosité des sols. Seuils retenus : * 12 : Limite supérieure des sols faiblement argileux. * 25 : Limite supérieure des sols moyennement argileux. * 40 : Limite entre sols argileux et très argileux La valeur de bleu de méthylène VBS : 12 Page 114

7 Il s'agit d'un autre paramètre permettant de caractériser l'argilosité ( ou la propreté ) du sol. On détermine la VBS ( valeur de bleu du sol ) à partir de l'essai au bleu de méthylène à la tache sur une fraction 0/2 mm. La valeur trouvée est rapportée à la fraction 0/50 mm par une règle de proportionnalité. Page 115

8 Seuils retenus : * 0,1 : Seuil en dessous duquel on peut considérer que le sol est insensible à l'eau. Ce critère doit cependant être complété par la vérification du tamisat à 80 µm qui doit être 12 %. * 0,2 : Seuil au-dessus duquel apparaît à coup sûr la sensibilité à l'eau. * 1,5 : Seuil distinguant les sols sablo-limoneux des sols sablo-argileux. * 2,5 : Seuil distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de plasticité moyenne. * 6 : Seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux. * 8 : Seuil distinguant les sols argileux des sols très argileux Paramètres de comportement mécanique : L'introduction dans la classification de ces paramètres résulte du fait que des sols de nature comparable peuvent se comporter de manière relativement différente sous l'action des sollicitations subies au cours de leur mise en oeuvre. Les paramètres de comportement mécanique à prendre en compte dans la classification des sols sont la valeur LOS ANGELES LA, et la valeur MICRO DEVAL en présence d'eau MDE, ou la valeur de friabilité des sables F S pour les sols sableux Seuils retenus : * 45 pour les valeurs LA et M DE. * 60 pour les valeurs FS Paramètres d'état : Il s'agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol, mais fonction de l'environnement dans lequel il se trouve. Pour les sols meubles sensibles à l'eau, le seul paramètre d'état considéré dans la classification est l'état hydrique : son importance est capitale vis-à-vis de tous les problèmes de remblai et de couche de forme Différents états hydriques considérés : * L'état très humide ( th ) : Etat d'humidité très élevé ne permettant plus la réutilisation du sol dans des conditions technico-économiques normales. * L'état humide ( h ) :Etat d'humidité élevé autorisant toutefois la réutilisation du sol en prenant des dispositions particulières ( aération, traitement, etc...) estimées comme normales dans le contexte technico-commercial actuel. * L'état d'humidité moyenne ( m ) : Etat d'humidité optimale ( minimum de contraintes pour la mise en oeuvre ). * L'état sec ( s ) : Etat d'humidité faible mais autorisant encore la mise en oeuvre en prenant des dispositions particulières ( arrosage, sur compactage, etc... ) estimées comme normales dans le contexte technico-économique actuel. * L'état très sec ( ts ) : Etat d'humidité très faible n'autorisant plus la réutilisation du sol dans des conditions technico-économiques normales. Page 116

9 Paramètres utilisés pour caractériser l'état hydrique : On peut utiliser l'un ou l'autre des trois paramètres suivants : * La position de la teneur en eau naturelle ( ωn ) de la fraction 0/20 du sol par rapport à l'optimum Proctor Normal ( ωopn ) exprimée par le rapport : ωn ωopn * La position de la teneur en eau naturelle (ωn ) par rapport aux limites d'atterberg ( ωl et ω p ) qui s'exprime par l'indice de consistance ( I c ) ωl - ωn Ic = ωl - ωp * L'indice portant immédiat ( IPI ) qui exprime la valeur du poinçonnement CBR mesurée sans surcharges ni immersion sur une éprouvette de sol compacté à l'énergie Proctor Normal. Seuils retenus : Ils sont détaillés dans les tableaux de la classification des sols figurant au paragraphe suivant. 2. TABLEAUX DE CLASSIFICATION DES SOLS Les tableaux ci-après, extraits de la norme NF P , définissent la classification des sols répartis entre 4 classes : * Classe A : sols fins, * Classe B : sols sableux et graveleux avec fines, * Classe C : sols comportant des fines et des gros éléments, * Classe D : sols insensibles à l'eau. NORMES À CONSULTER : NF P : Classification des matériaux utilisables dans le construction des remblais et des couches de forme d'infrastructures routières. NF P et 052 : Détermination des limites d'atterberg NF P : Détermination de la valeur de bleu de méthylène d'un sol par l'essai à la tache. NF P : Indice CBR Immédiat, Indice Portant Immédiat, etc... Page 117

10 NF P : Essai Proctor normal - Essai Proctor modifié. Page 118

11 Paramètres de nature Premier niveau de classification Classe A Tableau 1 - Classification des sols fins Classement selon la nature Classe Paramètres de nature Deuxième niveau de classification Sous classe fonction de la nature Classement selon l état hydrique Paramètres d état Sous classe fonction de l état A 1 IPI (*) 3 ou w n 1,25 w OPN A 1 th VBS 2,5 (*) Limons peu plastiques, loess, 3 < IPI (*) 8 ou 1,10 w n < 1,25 w OPN A 1 h ou silts alluvionnaires, sables fins 8 < IPI 25 ou 0,9 w OPN w n < 1,1 w OPN A 1 m I p 12 peu pollués, arènes peu 0,7 w OPN w n < 0,9 w OPN A 1 s plastiques... w n < 0,7 w OPN A 1 ts Dmax 50 mm IPI (*) 2 ou I c (*) 0,9 ou w n 1,3 w OPN A 2 th et A 12 < I p 25 (*) A 2 2 < IPI (*) 5 ou 0,9 I (*) c < 1,05 ou 1,1 w OPN w n < 1,3 w OPN Tamisat à ou Sables fins argileux, limons, 5 < IPI 15 ou 1,05 < I c 1,2 ou 0,9 w OPN w n < 1,1 w OPN A 2 m 80 µm > 35% Sols fins 2,5 < VBS 6 argiles et marnes peu plastiques 1,2 < I c 1,4 ou 0,7 w OPN w n < 0,9 w OPN A 2 s arènes... I c > 1,3 ou w n < 0,7 w OPN A 2 ts IPI (*) 1 ou I c (*) 0,8 ou w n 1,4 w OPN 25 < I p 40 (*) A 3 1 < IPI (*) 3 ou 0,8 I c (*) < 1 ou 1,2 w OPN w n < 1,4 w OPN A 3 h ou Argiles et argiles marneuses, 3 < IPI 10 ou 1 < I c 1,15 ou 0,9 w OPN w n < 1,2 w OPN A 3 m 6 < VBS 8 limons très plastiques... 1,15 < I c 1,3 ou 0,7 w OPN w n < 0,9 w OPN A 3 s I c > 1,3 ou w n < 0,7 w OPN A 4 th I p > 40 (*) A 4 Valeurs seuils des paramètres d état, A 4 h ou Argiles et argiles marneuses, à définir à l appui d une étude spécifique A 4 m VBS > 8 très plastiques... A 4 s (*) Paramètres dont le choix est à privilégier Page 119 A 2 h A 3 th A 3 ts

12 Classe B Tableau 2 - Classification des sols sableux ou graveleux, avec fines Paramètres de nature Premier niveau de classification C L A S S I F I C A T I O N A U T I L I S E R P O U R L E S R E M B L A I S C L A S S I F I C A T I O N A U T I L I S E R P O U R L E S C O U C H E S D E F O R M E Classement selon la nature Classement selon l état hydrique Classement selon le comportement Classe Paramètres de nature Deuxième niveau de classification tamisat à 80 µm 12% Sous classe fonction de la nature Paramètres d état Sous classe fonction de l état Paramètres de comportement sous classe fonction du comportement tamisat à 2 mm > 70% B 1 Matériaux généralement insensibles à l eau FS 60 B 11 0,1 VBS 0,2 Sables silteux... FS > 60 B 12 IPI (*) FS 60 4 ou w n 1,25 w OPN B 2 th B 21 th FS > 60 B B 22 th Dmax 50 mm 4 < IPI (*) FS 60 8 ou B 2 h B 21 h et Sols tamisat à 80 µm 12% B 2 1,10 w OPN w n < 1,25 w FS > 60 OPN B 22 h Tamisat à sableux et tamisat à 2 mm > 70% FS 60 0,9 w OPN w n < 1,10 w OPN B 2 m B 21 m 80 µm 35% graveleux VBS > 0,2 Sables argileux FS > 60 B 22 m avec fines tamisat à 80 µm 12% tamisat à 2 mm > 70% 0,1 VBS 0,2 (*) Paramètres dont le choix est à privilégier (peu argileux)... B 3 Graves silteuses... 0,5 w OPN w n < 0,9 w OPN B 2 s w n < 0,5 w OPN B 2 ts Matériaux généralement insensibles à l eau FS 60 FS > 60 FS 60 FS > 60 LA 45 et MDE 45 LA > 45 et MDE > 45 B 21 s B 22 s B 21 ts B 22 ts B 31 B 32 Page 120

13 Classe B (suite) Paramètres de nature Premier niveau de classification Tableau 2 - Classification des sols sableux ou graveleux, avec fines C L A S S I F I C A T I O N A U T I L I S E R P O U R L E S R E M B L A I S C L A S S I F I C A T I O N A U T I L I S E R P O U R L E S C O U C H E S D E F O R M E Classement selon la nature Classement selon l état hydrique Classement selon le comportement Classe Paramètres de nature Sous Sous classe sous classe Paramètres de Deuxième niveau de classe Paramètres d état fonction de fonction du comportement classification fonction de l état comportement la nature IPI (*) 7 ou w n 1,25 w OPN B 4 th LA 45 et MDE 45 B 41 th LA > 45 et MDE > 45 B 42 th 7 < IPI (*) 15 ou B 4 h LA 45 et MDE 45 B 41 h B 4 tamisat à 80 µm 12% 1,10 w OPN w n < 1,25 w OPN LA > 45 et MDE > 45 B 42 h tamisat à 2 mm 70% Graves 0,9 w OPN w n < 1,10 w OPN B 4 m LA 45 et MDE 45 B 41 m VBS > 0,2 argileuses LA > 45 et MDE > 45 B 42 m B ( peu 0,6 w OPN w n < 0,9 w OPN B 4 s LA 45 et MDE 45 B 41 s argileuses )... LA > 45 et MDE > 45 B 42 s w n < 0,6 w OPN B 4 ts LA 45 et MDE 45 B 41 ts LA > 45 et MDE > 45 B 42 ts Dmax 50 mm IPI (*) 5 ou w n 1,25 w OPN B 5 th LA 45 et MDE 45 B 51 th et Sols B LA > 45 et MDE > 45 B 52 th 5 Tamisat à sableux et tamisat à 80 µm 5 < IPI (*) 12 ou B 5 h LA 45 et MDE 45 B 51 h 80 µm 35% graveleux compris entre 12 et 35% Sables et 1,1 w OPN w n < 1,25 w OPN LA > 45 et MDE > 45 B 52 h avec fines tamisat à 2 mm 70% graves très 12 < IPI (*) 30 ou B 5 m LA 45 et MDE 45 B 51 m VBS < 1,5 (*) silteux... 0,9 w OPN w n < 1,10 w OPN LA > 45 et MDE > 45 B 52 m ou I p 12 0,6 w OPN w n < 0,9 w OPN B 5 s LA 45 et MDE 45 B 51 s LA > 45 et MDE > 45 B 52 s w n < 0,6 w OPN B 5 ts LA 45 et MDE 45 B 51 ts LA > 45 et MDE > 45 B 52 ts IPI (*) 4 ou w n 1,3 w OPN ou I c 0,8 B 6 th tamisat à 80 µm B 4 < IPI (*) 10 ou 0,8 < Ic 1 ou 6 compris entre 12 et 35% 1,1 w OPN w n < 1,3 w OPN B 6 h VBS > 1,5 (*) Sables et graves argileux 10 < IPI 25 ou 1 < Ic 1,2 ou 0,9 w OPN w n (*) < 1,1 w OPN B 6 m ou I p > 12 à très argileux 0,7 w OPN w (*) n < 0,9 w OPN ou 1,2 < I c 1,3 B 6 s w (*) n < 0,7 w OPN ou I c > 1,3 B 6 ts (*) Paramètres dont le choix est à privilégier

14 Classe C Tableau 3 - Classification des sols comportant des fines et des gros éléments Classement selon la nature Paramètres de nature Premier niveau de classification Classe Paramètres de nature Deuxième niveau de classification Sous classe fonction de la nature Classement selon l état hydrique et le comportement Dmax > 50 mm et tamisat à 80 µm > 12% ou si le tamisat à 80 µm 12% la VBS est > 0,1 C Sols comportant des fines et des gros éléments Matériaux anguleux comportant une fraction 0/50 mm > 60 à 80% et matériaux roulés. La fraction 0/50 est un sol de classe A Matériaux anguleux comportant une fraction 0/50 mm > 60 à 80% et matériaux roulés. La fraction 0/50 est un sol de classe B Matériaux anguleux comportant une fraction 0/50 mm 60 à 80%. La fraction 0/50 est un sol de classe A Matériaux anguleux comportant une fraction 0/50 mm 60 à 80%. La fraction 0/50 est un sol de classe B C 1 A i Argiles à silex, éboulis, moraines, alluvions grossières... C 1 B i Argiles à silex, argiles à meulière, éboulis, moraines, alluvions grossières... C 2 A i Argiles à silex, argiles à meulière, éboulis, biefs à silex... C 2 B i Argiles à silex, argiles à meulière, éboulis, biefs à silex... Le sous-classement, en fonction de l état hydrique et du comportement des sols de cette classe, s établit en considérant celui de leur fraction 0/50 mm qui peut être un sol de la classe A ou de la classe B * 1 er exemple : un sol désigné C 1 A 2 h est un sol qui est : soit entièrement roulé, soit entièrement ou partiellement anguleux; sa fraction 0/50 représente plus de 60 à 80% de la totalité du matériau. Dans les deux cas, sa fraction 0/50 mm appartient à la classe A 2 avec un état hydrique h. * 2 ème exemple : un sol désigné C 1 B 42 m est un sol qui est : entièrement ou partiellement anguleux; sa fraction 0/50 mm représente moins de 60 à 80% de la totalité du matériau. La fraction 0/50 mm est un sol de la classe B 42 se trouvant dans un état hydrique m. Les différents sous-classes composant la classe C sont : C 1A 1 C 1A 2 C 1A 3 C 1A 4 C 2A 1 C 2A 2 C 2A 3 C 2A 4 C 1B 11 C 1B 31 C 2B 11 C 2B 31 C 1B 12 C 1B 32 C 2B 12 C 2B 32 C 1B 21 C 1B 22 C 1B 41 C 1B 42 C 1B 51 C 1B 52 C 1B 6 C 2B 21 C 2B 22 C 2B 41 C 2B 42 C 2B 51 C 2B 52 C 2B 6 Etat th, h, m, s ou ts Matériaux généralement insensibles à l état hydrique Etat th, h, m, s ou ts

15 Classe D Tableau 4 - Classification des sols insensibles à l eau C L A S S I F I C A T I O N A U T I L I S E R P O U R L E S R E M B L A I S C L A S S I F I C A T I O N A U T I L I S E R P O U R L E S C O U C H E S D E F O R M E Classement selon la nature Classement selon l état hydrique Paramètres de nature Premier niveau de classification Classe Paramètres de nature Deuxième niveau de classification Sous classe fonction de la nature Valeurs seuils retenues Sous classe VBS 0,1 et tamisat à D Sols insensibles 80 µm 12% à l eau Dmax 50 mm et tamisat à 2 mm > 70% Dmax 50 mm et tamisat à 2 mm 70% Dmax > 50 mm D 1 FS 60 D 11 Sables alluvionnaires Matériaux insensibles à propres, sables de dune... l eau; mais leur emploi FS > 60 D 12 en couche de forme D nécessite la mesure de 2 LA 45 et D 21 leur résistance mécanique (Los Angelès MDE 45 - LA - et/ou Micro Deval Graves alluvionnaires propres, sables... en présence d eau - LA > 45 et MDE -) ou Friabilité des MDE > 45 sables (FS). D 22 D 3 LA 45 et MDE 45 D 31 Graves alluvionnaires grossières propres, dépôts glaciaires,... LA > 45 et MDE > 45 D 32

16 Tableau synoptique de classification des matériaux selon leur nature Roches carbonatées Craies Calcaires R1 R2 MATERIAUX ROCHEUX Roches Roches argileuses Marnes, argilites, pélites... sédimentaires Roches siliceuses Grés, poudingues, brèches... Roches magmatiques et métamorphiqu es R3 R4 Roches salines Sel gemme, gypse R5 Granites, basaltes, andésites..., gneiss..., schistes métamorphiques et ardoisiers... R6 MATERIAUX PARTICULIERS Sols organiques, sous-produits industriels F page 124

17 * Matériaux pour lesquels la mesure de l'i p est à retenir comme base de classement. Pour les autres matériaux on utilisera la VBS. ** C1 : matériaux roulés et matériaux anguleux peu charpentés ( 0/50 > 60 à 80 % ) C2 : matériaux anguleux très charpentés ( 0/50 60 à 80 % ) A N A L Y S E G R A N U L O M E T R I Q U E D ' U N S O L 1 DEFINITION Il s'agit de déterminer la répartition en poids des grains du sol suivant leur analyse granulométrique. On distinguera les particules pouvant être séparées par tamisage (d < 0,08 mm) et les particules fines pour lesquelles le tamisage est impossible. On a alors recours à l'essai de sédimentométrie. 2. ANALYSE GRANULOMÉTRIQUE L'essai s'effectue sur le matériau à le teneur en eau à laquelle il se trouve, afin d'éviter un risque de perte d'éléments fins du matériau, etc... Il faut préparer 2 échantillons : # L'un de masse M1h pour déterminer la masse sèche de l'échantillon soumis à l'analyse granulométrique, # L'autre de masse Mh pour effectuer cette analyse Détermination de la masse sèche de l'échantillon : # Pesée de l'échantillon M1h, # Séchage à l'étuve, sur plaque chauffante ou au four, # Pesée de l'échantillon sec : M1s # La masse sèche Ms de l'échantillon soumis à l'analyse granulométrique est calculée de la manière suivante : 2.2. Lavage de l'échantillon : M1s Ms = * Mh M1h # L'échantillon humide est versé sur un ou plusieurs tamis de décharge, protégeant le tamis de lavage. # La maille du tamis de lavage correspond à la plus petite maille de la colonne utilisée pour l'analyse granulométrique, soit le tamis de mm. page 125

18 # On lave le matériau, en veillant à ce que l'eau ne déborde pas du tamis de lavage. # Le tamisat est en principe éliminé avec les eaux de lavage. # Le refus récupéré est séché: soit Ms1 sa masse 2.3. Tamisage de l'échantillon : # Verser le matériau lavé et séché dans la colonne de tamis. Cette colonne est constituée par l'emboîtement des tamis, en les classant de haut en bas dans l'ordre de mailles décroissantes, et en ajoutant un fond plein et un couvercle. # Agiter manuellement ou mécaniquement cette colonne, puis reprendre un à un les tamis en adaptant un fond et un couvercle. Agiter chaque tamis. # Verser le tamisat recueilli sur le fond sur le tamis immédiatement inférieur Pesées : # Peser le refus du tamis ayant la plus grande maille: soit R 1 la masse de ce refus. # Ajouter le refus obtenu sur le tamis immédiatement inférieur. Soit R 2 la masse du refus cumulé. # Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les masses des différents refus cumulés # Peser le tamisat sur le fond. Soit T n sa masse Calculs : # Les résultats sont portés sur une feuille d'essai. # Les masses des différents refus cumulés R i sont rapportées à la masse totale de l'échantillon pour essai sec M s. # Les pourcentages de refus cumulés obtenus sont inscrits sur la feuille d'essai. Ri * 100 Ms # Les pourcentages de tamisats correspondants sont égaux à : Ri { * 100} Ms 2.6. Tracé de la courbe granulométrique : Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisats ou des différents refus cumulés sur une feuille semi-logarithmique : page 126

19 * en abscisse : les dimensions des mailles, échelle logarithmique * en ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique. La courbe doit être tracée de manière continue et peut ne pas passer par tous les points 3. INTERPRETATION DES COURBES La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants : # La dimension D du plus gros granulat, # La plus ou moins grande proportion d'éléments fins, # la continuité ou la discontinuité de la granularité. Soit D x le diamètre correspondant au pourcentage x %. On définit : * L'étalement de la granulométrie par le coefficient d'uniformité de HAZEN. * Le coefficient de courbure D60 Cu = D10 Pour Cu < 2 : granulométrie uniforme Pour Cu > 2 : granulométrie étalée D30 2 Cc = D10 * D60 page 127

20 NORME A CONSULTER NF P : Sols : reconnaissances et essais - Analyse granulométrique d un sol - Méthode par tamisage. page 128

21 Selon la forme de la courbe, on dira que la granulométrie est : granulométrie étalée granulométrie serrée granulométrie continue granulométrie discontinue granulométrie bien graduée granulométrie mal graduée page 129

22 L I M I T E S D ' A T T E R B E R G À L A C O U P E L L E E T A U R O U L E A U 1. DÉFINITIONS Le comportement d'un sol varie dans des proportions importantes en fonction de sa teneur en eau. Pour une valeur élevée de la teneur en eau, le sol se comporte à peu prés comme un liquide ; c'est de la boue: les forces de cohésion ne sont pas assez importantes pour maintenir les particules en place. Quand la teneur en eau diminue, vient la phase plastique ; on peut encore modeler la terre sans qu'elle s'effrite, elle conserve sa forme. Puis on ne peut plus modeler la terre: elle se fendille au cours du travail: c'est la phase solide. On peut encore subdiviser cette phase solide. Lorsque la quantité d'eau demeure relativement importante, la pellicule d'eau qui enveloppe les grains repousse ces grains et augmente le volume apparent ; de sorte que, si l'on sèche un tel sol, il y aura retrait. Tandis que, pour une teneur en eau encore plus faible, l'eau ne repoussera plus les particules du sol, et le volume sec sera égal au volume humide: ce sera la phase solide sans retrait. Les teneurs en eau qui correspondent au passage de l'un à l'autre de ces états sont respectivement : # la limite de liquidité ωl, # la limite de plasticité ωp, # la limite de retrait ωr, On appelle indice de plasticité la différence Ip = ωl - ωp. C'est l'étendue de l'intervalle pendant lequel on peut " travailler " le sol. On appelle indice de consistance Ic le rapport ( ωl - ω ) / Ip, ω étant la teneur en eau du sol à l'état naturel. sans retrait Phase solide Phase plastique Phase liquide avec retrait Indice de plasticité Ip = ωl - ωp 0 ωr ωp ωl 100 % Sol sec Limite de retrait Limite de plasticité Limite de liquidité eau pure page 130

23 2. PRÉPARATION DE L'ÉCHANTILLON On utilise une " pâte " de sol ne comportant que les éléments fins qui passent à travers le tamis de 0,4 mm. Il ne faut pas sécher le sol avant de le tamiser: on modifierait le comportement de certaines particules. On opère par voie humide: # Placer le sol dans le tamis, sur un récipient plus grand, # Verser doucement de l'eau, et laver au pinceau, # Laisser reposer; décanter, # Laisser sécher jusqu'au point désiré, sans chauffer 3. LIMITE DE LIQUIDITÉ 3.1. Matériel utilisé : # Appareil de CASAGRANDE Coupelle métallique ( calotte sphérique ) qui tombe de 10 mm sur un socle en bois de dureté bien déterminée. # Outil à rainurer page 131

24 3.2. Mode opératoire : Préparation de l'échantillon : Amener, par tâtonnement, l'échantillon à une teneur en eau légèrement supérieure à la limite de liquidité Mise en place de l'échantillon : # Répartir la pâte à la spatule, de façon homogène, dans la coupelle. # La pâte recouvre le fond de la coupelle sauf sur une partie d d'environ 3 cm. # Epaisseur f au centre: 15 à 20 mm, pourtour sensiblement horizontal Essai : # Faire une rainure dans l'axe de la coupelle en tenant l'outil sensiblement perpendiculaire à cette coupelle, # Tourner la manivelle, 2 chocs par seconde. Compter le nombre de chocs N tout en observant le fond de la rainure. Arrêter lorsque les lèvres de la rainure se rejoignent sur une longueur de 1 cm environ. # Si le nombre de chocs est inférieur à 15, laisser sécher l'échantillon puis recommencer l'essai, # Si le nombre est supérieur à 35, ajouter un peu d'eau ( bien mélanger ), puis recommencer l'essai, # Si 15 N 35, déterminer la teneur en eau. Pour cela: * Prélever à l'aide de la spatule un peu de pâte de chaque côté des lèvres de la rainure, * Placer ce prélèvement dans une coupelle de masse M t, * Peser immédiatement, soit M th, * Porter à l'étuve pour dessiccation complète ( ou sur plaque chauffante ), * Peser sec, soit M ts. Mth - M ts Masse de l'eau ω = = page 132

25 Mts - M t Masse sèche Par définition, la limite de liquidité ωl est la teneur en eau qui correspond à la fermeture de 1 cm pour un nombre de chocs N égal à 25. Mais le nombre de chocs N aura rarement été 25. Il faut donc recommencer en faisant varier la teneur en eau. On tracera alors la droite moyenne ajustée sur les couples de valeurs obtenus (lg N - ω) et on déduira ωl correspondant à N = Calculs et résultats : Les quantités étant peu importantes, il est souhaitable d'obtenir le centigramme pour les pesées de l'échantillon. Pour le calcul des teneurs en eau: 1 chiffre décimal pour chaque prise, la limite de liquidité obtenue pour une valeur N égale à 25 étant arrondie à l'entier le plus proche. 4. LIMITE DE PLASTICITÉ La limite de plasticité ωp est inférieure à ωl; il faut donc laisser l'échantillon sécher un peu plus. Quand le moment est venu, faire une boulette de pâte et la transformer en un cylindre en la roulant sur une surface plane propre, lisse, sèche et non absorbante ( à la main ou à l'aide d'une plaque plane, un aller et retour par seconde ). # Par définition, la limite de plasticité ωp est la teneur en eau du rouleau qui se fissure au moment où son diamètre atteint 3 mm ± 0,5 mm. Le rouleau terminé doit avoir 10 cm de longueur et ne doit pas être creux. la limite de plasticité est atteinte lorsque, simultanément, le rouleau se fissure et que son diamètre atteint 3 mm ± 0,5 mm. Si aucune fissure n'apparaît, le rouleau est réintégré à la boulette. La pâte est malaxée et légèrement séchée. Si la limite de plasticité est atteinte, déterminer la teneur en eau du rouleau. Faire un minimum de 2 essais et, si les valeurs s'écartent de plus de 2% de la valeur moyenne, refaire un essai. Pour le calcul des teneurs en eau: 1 chiffre décimal pour chaque prise, la limite de plasticité obtenue en faisant la moyenne arithmétique des teneurs en eau étant arrondie à l'entier le plus proche. 5. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS Voir cours intitulé " CLASSIFICATION DES SOLS selon la norme NF P " NORME A CONSULTER page 133

26 NF P : Sols : reconnaissance et essais - Détermination des limites d'atterberg Limite de liquidité à la coupelle - Limite de plasticité au rouleau. L I M I T E S D ' A T T E R B E R G A U C Ô N E D E P É N É T R A T I O N 1. DÉFINITIONS Il s agit de déterminer la limite de liquidité des sols sur la fraction passant au travers du tamis à maille carrée de 400 µm d ouverture nominale. 2. APPAREILLAGE 2.1. Matériel pour la préparation du sol: # Etuve de séchage # Balance de précision, # Plaque lisse en marbre ou matériau équivalent # tamis de 400 µm d ouverture nominale # spatule, couteau, coupelles et bacs 2.2. Matériel pour la réalisation de l essai: Dispositif de mesure du déplacement Gaine de guidage de la tige Dispositif de blocage de la tige tige Cône Sol Récipient Socle Dispositif de réglage de l horizontalité L appareil représenté ci-dessus se compose: * d un socle avec dispositif de réglage de l horizontalité et une tige verticale sur laquelle coulisse une pince de blocage, * d un cône de pénétration constitué d une tige solidaire d un cône, de masse toitale de 80 g, * d un dispositif de mesure du déplacement du cône, page 134 Support

27 * d un récipient cylindrique rigide, φ intérieur 55 mm, hauteur 35 mm. page 135

28 3. MODE OPERATOIRE 3.1. Préparation du sol: Après échantillonnage du sol et homogénéisation, mettre à imbiber une masse m de matériau dans un récipient d eau pendant 24 h. ( avec m > 0,2 D ). Cette masse doit permettre de recueillir au moins 200 g de particules solides après tamisage au tamis de 400 µm. Une fois imbibé, le matériau est tamisé par voie humide au tamis de 400 µm. L eau de lavage et le tamisat sont recueillis dans un bac, puis décantés pendant 12 h. L eau excédentaire est évaporée à une température inférieure à 50 C Essai de pénétration: # Régler l horizontalité du socle, # Malaxer sur une surface lisse la totalité du tamisat précédemment préparé afin d obtenir une pâte homogène et presque fluide, # Remplir le récipient avec une partie de cette pâte au moyen d une spatule, en prenant soin de ne pas emprisonner de bulles d air. Araser afin d obtenir une surface lisse et plane, # Mettre en place le récipient et ajuster la pointe du cône - propre et lisse - au centre. La pointe doit affleurer la surface du sol. # Régler le dispositif de mesure, puis libérer le cône et le laisser s enfoncer dans le sol pendant 5s ± 1s. Il se bloque automatiquement en fin de cycle. # Noter l enfoncement, puis prélever un échantillon de sol dans la zone de pénétration du cône. Cette prise d essai doit être placée dans une coupelle de masse connue, pesée immédiatement puis mise à sécher afin de déterminer sa teneur en eau. # Répéter cette opération au moins 4 fois avec des teneurs en eau différentes à chaque fois, de manière à encadrer la valeur d enfoncement de 17 mm, tout en étant situés dans l intervalle de 12 mm à 25 mm. 4. EXPRESSION DES RESULTATS La limité de liquidité ωl est la teneur en eau du matériau qui correspond conventionnellement à un enfoncement de 17 mm du cône. Elle est déterminée à partir de la droite moyenne ajustée sur les couples de valeurs mesurées enfoncement - teneur en eau, et arrondie au nombre entier le plus proche. 5. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS Voir cours intitulé " CLASSIFICATION DES SOLS selon la norme NF P " NORME A CONSULTER NF P : Sols : reconnaissance et essais - Détermination des limites d'atterberg partie 1 : Limite de liquidité - Méthode du cône de pénétration. page 136

29 V A L E U R D E B L E U D E M E T H Y L E N E D ' U N S O L 1. DÉFINITION Les argiles contenues dans un sol ont la propriété de fixer le bleu de méthylène proportionnellement à leur surface spécifique. L'essai consiste à mesurer par dosage la quantité de bleu de méthylène pouvant s'adsorber sur la prise d'essai. Cette valeur est rapportée proportionnellement à la fraction 0/50 mm du sol considéré. 2. APPAREILLAGE ET MATÉRIEL D'ESSAI # Agitateur à ailettes tournant entre 400 et 700 t/mn. # Dispositif de dosage permettant d'injecter des volumes de 2, 5 et 10 cm 3 # Papier filtre blanc avec teneur en cendre < 0,01 %. # Baguette de verre de 8 mm de diamètre # Récipient de 3,000 dm 3 et de diamètre 155 mm # Solution de bleu de méthylène de qualité médicinale à 10 g/l # Matériels courants : balance, tamis, chronomètre, etc 3. PRÉPARATION DE L'ÉCHANTILLON # Si le D max du matériau est 50 mm, prélever une masse m de matériau à sa teneur en eau naturelle telle que : m > 200 Dmax ( m en grammes, D max en millimètres ). # Si le Dmax du matériau est > 50 mm,prélever 10 kg de sa fraction 0/50 mm. # Si le Dmax de l'échantillon prélevé est 5 mm: * Séparer par tamisage et si nécessaire par lavage la fraction 0/5 mm contenue dans cet échantillon. * Déterminer la proportion pondérale C de la fraction 0/5 mm sèche contenue dans le matériau ( ou dans sa fraction 0/50 mm lorsque Dmax > 50 mm ). Cette proportion peut-être lue sur la courbe granulométrique du matériau. # Homogénéiser la fraction 0/5 mm ainsi séparée et préparer trois prises d'essai sensiblement égales et de l'ordre de: * 30 à 60 g dans le cas de sol très argileux à argileux, * 60 à 120 g dans le cas de sol moyennement à peu argileux. # Introduire la 1 ère prise d'essai de masse m1 dans le récipient de 3,000 dm3 et ajouter 500 cm3 d'eau déminéralisée. Placer le récipient sous l'agitateur et le faire tourner pendant au minimum 5 mn à 700 t/mn. # La 2 è prise de masse m2 sert à déterminer la teneur en eau de chacune des prises d'essai. page 137

30 # La 3 è prise est conservée dans un récipient hermétique pour renouveler l'essai sii nécessaire. 4. MODE OPÉRATOIRE La prise d'essai étant imbibée: * Mettre l'agitation à 400 t/mn pendant toute la durée de l'essai. * A l'aide du dispositif de dosage, introduire dans la suspension 5 à 10 cm3 de solution de bleu. * Au bout de 1 min., prélever à l'aide de la baguette une goutte de suspension et la déposer sur le papier filtre. * Le test est dit positif si, dans la zone humide, apparaît autour du dépôt central une auréole bleu claire. Il est dit négatif si l'auréole est incolore. * Injecter successivement des doses de 5 à 10 cm3 jusqu'à ce que le test devienne positif. * A partir de ce moment, effectuer des tests toutes les minutes sans ajout de solution. * Si l'auréole disparaît avant la 5è min., procéder à de nouvelles injections de 2 à 5 cm3, chaque addition étant suivie d'essais effectués de minute en minute * L'essai est terminé lorsque le test reste positif pendant 5 min. Noter le volume total V de solution nécessaire pour atteindre l'adsorption totale. 5. CALCULS ET EXPRESSION DES RÉSULTATS Les grandeurs mesurées au cours de l'essai sont : m 1 : Masse humide de l'échantillon constituant la première prise d'essai ( en grammes ) m 2 : Masse humide de l'échantillon servant au calcul de la teneur en eau ( en grammes ) m 3 : Masse sèche de l'échantillon m 2 ( en grammes ) V : Volume de la solution de bleu de méthylène utilisé ( en centimètres cubes ) La valeur au bleu du matériau testé est: VBS = B/m0 * C * 100 avec B = masse de bleu introduite = V * 0,01 C = Proportion de la fraction 0/5 mm m 0 = masse sèche de la prise d'essai = m 1 / (1+ω) 6. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS ω = teneur en eau de l'échantillon = ( m 2 - m 3 ) / m 3 Voir cours intitulé " CLASSIFICATION DES SOLS selon la norme NF P " page 138

31 NORME A CONSULTER NF P : Sols : reconnaissance et essais - Détermination de la valeur de bleu de méthylène d'un sol par l'essai à la tache E S S A I P R O C T O R 1. BUT DE L'ESSAI Il s'agit de déterminer la teneur en eau optimale conduisant à une force portante maximale pour un sol donné, selon des conditions de compactage précises. On compacte des échantillons de sol dans un moule normalisé, en adoptant diverses valeurs de teneur en eau. Pour chaque essai, déterminer la masse volumique apparente correspondante. Porter les résultats sur un graphique et tracer une courbe passant au mieux par les points trouvés. L'abscisse du maximum de cette courbe représente la teneur en eau optimale ω opt, et son ordonnée la masse volumique apparente sèche optimum ρ opt 2. MATERIEL UTILISE 2.1. MOULE C'est un tube métallique cylindrique, ouvrable en deux demi-coquilles que l'on peut fixer sur une base, et muni d'une hausse. Il existe 2 moules : * le moule PROCTOR, utilisable pour les sols fins * le moule C.B.R., utilisé le plus souvent. Moule D (mm) H (mm) PROCTOR 101,6 116,5 page 139

32 C.B.R ,5 dont disque d'espacement, épaisseur 36 mm soit hauteur utile = 116,5 mm page 140

33 2.2. DAME 2 dames sont utilisées en fonction de l'intensité de compactage désiré : * la dame P.N. pour l'essai PROCTOR NORMAL * la dame P.M. pour l'essai PROCTOR MODIFIE Type φ (mm) Masse (g) Hauteur de chute (mm) P.N P.M PREPARATION DE L'ECHANTILLON 3.1. QUANTITE A PRELEVER Elle dépend du moule utilisé. La courbe étant définie par au moins 5 à 6 points, il faudra prélever un minimum de: * pour le moule PROCTOR : 15 kg de sol * pour le moule C.B.R. : 33 kg de sol Le matériaux doit être soigneusement prélevé, et amené à une teneur en eau inférieure à ωopt. En principe, le premier essai doit se faire à une teneur d'environ 4%. L'échantillon est ensuite fractionné en 6 parts, chaque part étant malaxée de manière à obtenir des échantillons parfaitement homogènes CHOIX DU MOULE Il dépend de la grosseur des plus gros grains du sol, c'est à dire D. # Si D 5 mm (et seulement dans ce cas), moule PROCTOR mais moule C.B.R. conseillé. # Si 5 < D 20 mm, utiliser le moule C.B.R. Conserver le sol intact, avec tous ses constituants. # Si D > 20 mm, tamiser à 20 mm et peser le refus * Si refus 30 %, effectuer l'essai dans le moule C.B.R. sans le refus ( échantillon écrêté à 20 mm) et appliquer une correction sur les valeurs trouvées, * Si refus > 30 %, l'essai PROCTOR ne peut être fait. page 141

34 4. CONDITIONS DE COMPACTAGE L'énergie de compactage dépend de la dame et du moule utilisés. On fait varier le nombre de couches de remplissage, et le nombre de coups de dame par couches: * Essai PROCTOR NORMAL : remplissage en 3 couches. * Essai PROCTOR MODIFIE : remplissage en 5 couches. Pour que toute la surface soit uniformément touchée, on compactera ainsi: * Moule PROCTOR : 3 cycles de 8 coups répartis, plus un dernier coup au centre, soit 25 coups par couche. * Moule C.B.R. : 8 cycles de 7 coups répartis, six approximativement tangents à la périphérie et le 7 è au centre, soit 56 coups par couche. Les quantités approximatives de matériaux à introduire par couche sont les suivantes: Moule Essai P.N. ( 3 couches ) Essai P.M. ( 5 couches ) 5. MODE OPERATOIRE PROCTOR 650 g 400 g C.B.R g 1050 g # Assembler le moule sur son embase. Ajouter le disque d'espacement pour le moule C.B.R.. # Peser moule + embase à 5 g prés ( P1 ). Adapter la hausse. # Introduire la 1 ère couche et effectuer le compactage. Scarifier la surface supérieure afin d'assurer la liaison avec les couches suivantes. # Procéder de même pour les couches suivantes. # Après compactage de la dernière couche, enlever la hausse. Le sol compacté doit dépasser le bord supérieur du moule de 1 cm environ. # Araser soigneusement. Nettoyer le moule et peser l'ensemble ( P2 ) # Démouler le sol et prélever 2 prises en haut et en bas de l'échantillon. Déterminer leurs teneurs en eau et faire la moyenne ( ω 1 ). # Calculer sa masse volumique apparente sèche : Msèche P2- P1 1 ρ d1 = = * vol. moule 1 + ω1 vol. moule # Reporter un premier point dont les coordonnées sont ω 1 et ρ d1 sur la courbe. page 142

35 # Pour avoir un deuxième point, augmenter la teneur en eau de 2 %, et recommencer les mêmes opérations. # Après avoir reporté un nombre de points significatifs, tracer le courbe et en déduire ω opt et ρ dopt 6. NOMBRE D'ESSAIS A EXECUTER La masse volumique sèche maximale est atteinte lorsque la variation de la masse de sol humide est nettement inférieure à la quantité d'eau ajoutée. Il faut donc effectuer au moins deux essais après avoir déterminé cette valeur. 7. PRESENTATION ET EXPLOITATION DES RESULTATS Présenter les résultats et les calculs sur une feuille selon le modèle donné. Tracer la courbe obtenue à l'aide des valeurs et déterminer ω opt et ρ dopt. En pratique, il faut mettre en oeuvre la totalité des remblais à une teneur en eau égale à ω opt et.compacter jusqu'à ce que la masse volumique apparente soit ρ dopt. Pour cela, contrôler fréquemment le teneur en eau ω des remblais qui arrivent sur chantier. NORME A CONSULTER NF P : Sols : reconnaissance et essais - Détermination des références de compactage d un matériau - Essai Proctor normal - Essai Proctor modifié page 143

36 E S S A I S C. B. R. 1. DÉFINITIONS Les essais C.B.R. permettent, selon le processus utilisé, la détermination : * de l'indice CBR après immersion ( I. CBR immersion ) * de l'indice CBR immédiat ( I. CBR immédiat ) * de l'indice Portant Immédiat ( IPI ) d'un sol ou d'un matériau utilisé dans la construction des ouvrages en terre ou des assises de chaussées. La méthode CBR donne une évaluation de la portance, c'est-à-dire de l'aptitude des matériaux à supporter les charges L'indice recherché est un nombre sans dimension exprimant le rapport entre les pressions produisant un enfoncement donné dans le matériau étudié d'une part et dans le matériau type d'autre part. 2. APPAREILLAGE 2.1. Matériel de confection des éprouvettes Il comprend : * le moule CBR, les dames et le matériel de compactage Proctor normal et modifié avec l'ensemble des accessoires ( rehausse, disque d'espacement, règle à araser,...), * le matériel d'usage courant : balance, bacs, étuve ou plaque chauffante, Matériel de poinçonnement Il comprend : * une presse de compression de 50 kn minimum et de 60 mm de course, * cette presse doit être équipée : # d'un poinçon cylindrique en acier de 19,35 cm2 de section et de 20 cm de longueur, # d'un dispositif permettant la manoeuvre de la partie mobile de la presse à la vitesse de 1,27 mm/min. # d'un dispositif dynamométrique permettant de mesurer les efforts de poinçonnement. page 144

37 3. EXÉCUTION DE L'ESSAI 3.1. Confection des éprouvettes # On choisit les différents ensembles de conditions d'état du sol : masse volumique sèche, teneur en eau, état de saturation pour lesquels on veut réaliser l'essai. # Préparer 5,5 kg de matériau lorsqu'on recherche l'i.cbr immédiat ou l'ipi, et 7 kg pour l'i.cbr immersion. # Cette quantité de matériau est introduite dans le moule CBR et compactée selon les conditions de l'essai Proctor. # Le moule est ensuite retourné et la plaque de base est mise sur l'autre face. Le disque d'espacement est extrait Exécution du poinçonnement Détermination de l'ipi : # Placer l'ensemble sur la presse, en position centrée par rapport au piston. # Procéder au poinçonnement de la manière suivante : Approcher la face supérieure de l'éprouvette vers le piston jusqu'à ce qu'il vienne affleurer le matériau. Régler la mise à zéro du dispositif dynamométrique et celle du comparateur mesurant l'enfoncement du poinçon. Exécuter le poinçonnement en maintenant une vitesse de pénétration à 1,27 mm/min. Noter les efforts de poinçonnement correspondant aux enfoncements de 1, , ,5 et 10 mm et arrêter le poinçonnement à cette valeur. L'éprouvette est alors démoulée, pesée et introduite dans l'étuve réglée à 105 C pour déterminer sa teneur en eau Détermination de l'i. CBR immédiat : # Placer l'ensemble sur la presse, interposer dans le volume libéré par le disque d'espacement deux surcharges de 2,3 kg, la surcharge en une pièce placée sur l'échantillon et celle en deux pièces au-dessus. # Exécuter le poinçonnement comme indiqué précédemment. page 145

38 Détermination de l'i.cbr immersion : # Placer un papier - filtre à la surface puis disposer au - dessus le disque de gonflement et les surcharges comme indiqué précédemment. # Fixer le trépied support de comparateur sur le bord supérieur du moule et positionner le comparateur au centre du trépied. # Placer l'ensemble dans le bac d'immersion de telle sorte que l'eau recouvre de 1 à 2 cm l'éprouvette. Effectuer la mise à zéro du comparateur. # Après 4 jours d'immersion, mesurer la hauteur de gonflement h indiquée par le comparateur. Laisser égoutter quelques minutes et déposer le trépied, le comparateur, les surcharges et le disque de gonflement. # Placer l'ensemble sur la presse, replacer les surcharges comme précédemment et procéder au poinçonnement. 4. CALCULS ET RÉSULTATS * Reporter sur un graphe effort - déformation les valeurs de poinçonnement mesurées pour les enfoncements prévus. * Si la courbe présente une concavité vers le haut au démarrage, il y a lieu de corriger l'origine de l'échelle des enfoncements. * Calculer les valeurs suivantes : Effort de pénétration à 2,5 mm d'enfoncement ( en kn ) * ,35 Effort de pénétration à 5 mm d'enfoncement ( en kn ) * page 146

39 * L'indice recherché est par convention la plus grande de ces deux valeurs. * L'indice recherché étant déterminé, préciser sur la feuille d'essai : le type d'indice trouvé la masse volumique sèche de l'éprouvette exprimée en valeur absolue et en pourcentage de la densité sèche maximum Proctor du sol la teneur en eau de confection de l'éprouvette exprimée en valeur absolue et en pourcentage de la teneur en eau optimum Proctor du sol dans le cas de l'i.cbr immersion, calculer le gonflement linéaire relatif G : h : gonflement mesuré H h G = * 100 : hauteur initiale de l'éprouvette, soit 127 mm préciser la teneur en eau après immersion de l'éprouvette. H NORME A CONSULTER NF P : Sols : reconnaissance et essais - Indice CBR après immersion - Indice cbr immédiat - Indice portant immédiat. page 147

40 C O E F F I C I E N T D E F R A G M E N T A B I L I T E D E S M A T E R I A U X R O C H E U X 1. DÉFINITION Le coefficient de fragmentabilité constitue un des paramètres représentatifs du comportement de certains matériaux rocheux se traduisant par une évolution continue de leur granularité depuis leur extraction jusqu au terme de leur mise en oeuvre et qui se poursuit encore durant la vie des ouvrages. Le coefficient de fragmentabilité est un des paramètres d identification retenu pour la classification des matériaux utilisables dans la construction des remblais et des couches de forme d infrastructures routières. 2. PRINCIPE DE L ESSAI L essai consiste à déterminer la réduction du D 10 d un échantillon de granularité d/d donnée soumis à un pilonnage conventionnel. Cette réduction s exprime par le rapport : D 10 du matériau avant pilonnage FR = D 10 du matériau après pilonnage D 10 : Dimension des grains en-dessous de laquelle se situe 10% de la masse d un matériau granulaire ( en millimètres ). Ce rapport est précisément le coefficient de fragmentabilité du matériau. 3. APPAREILLAGE ET MATÉRIEL D ESSAI On utilise le matériel spécifique à l essai PROCTOR, à savoir le moule CBR et la dame Proctor Normal, ainsi qu une colonne de tamis de mailles : 1, 2, 5, 10, 16, 20, 40, 50, (ou 63) et 80 mm et une balance de portée supérieure à 3 kg. 4. PRÉPARATION DES ECHANTILLONS # Prélever un échantillon représentatif de la nature et de l état hydrique du matériau rocheux considéré par prélèvement. Préparer la fraction d/d qui sera soumise à l essai. # Cette fraction est obtenue en fragmentant, si nécessaire, l échantillon à l aide d un marteau, puis en procédant à son tamisage au travers des tamis suivants: * 10 et 20 mm pour les matériaux issus des roches argileuses du type marnes, argilites, pelites... * 40 et 80 mm pour les matériaux issus de roches argileuses du type schistes sédimentaires et des roches magmatiques et métamorphiques altérées. # Les refus aux tamis de 20 et 80 mm peuvent être réintégrés dans la prise d essai après fragmentation au marteau et repassage aux travers des tamis respectifs 10/20 mm ou 40/80 mm page 148