Chapitre II - Free

Chapitre II. Le Compactage Ce chapitre comprend trois exercices I. Définition
Le compactage a pour but d'augmenter la quantité de solides par unité de
volume (la masse spécifique (volumique) du sol sec) afin d'améliorer
certaines propriétés des sols ou remblais : améliorer la résistance
mécanique (stabilité), diminuer la compressibilité (tassements) et diminuer
la perméabilité. Le compactage représente un travail. Les sols pulvérulents
réagissent favorablement à des méthodes dynamiques (vibrations, impacts)
alors que le pétrissage est plus indiqué pour les sols cohérents.
La teneur en eau joue un rôle primordial dans le compactage. Pour un sol
donné et une méthode de compactage choisie, la masse spécifique (volumique)
atteint une valeur maximum à une teneur en eau optimum.
Lorsque le degré de saturation s'approche de 100%, le compactage devient
impossible.
[pic] II. Essai de compactage en laboratoire
Ils permettent d'établir la relation entre la masse volumique du sol sec et
la teneur en eau et d'en déduire les conditions optimales de compactage
selon la méthode employée sur un sol particulier. Sur les sols
pulvérulents, les essais de compactage en laboratoire sont des essais de
type dynamique (essai proctor) réalisant le travail de compactage par la
chute répétitive d'une masse sur des couches de sol placées dans un moule.
Les sols à granulométrie étalée et bien calibrée sont ceux qui réagissent
le plus au compactage. Les sols uniformes sont pratiquement incompactables.
L'appareil Harvard permet de compacter le sol par application de pression,
simulant le pétrissage, surtout dans le cas de sols cohérents.
L'essai PROCTOR consiste à compacter dans un moule normalisé, à l'aide
d'une dame normalisée, selon un processus bien défini, l'échantillon de sol
à étudier et à mesurer sa teneur en eau et son poids spécifique sec après
compactage. L'essai est répété plusieurs fois de suite sur des échantillons
portés à différentes teneurs en eau. On définit ainsi plusieurs points
d'une courbe (?d;?) ; on trace cette courbe qui représente un maximum dont
l'abscisse est la teneur en eau optimale et l'ordonnée la densité sèche
optimale. [pic] Pour bien comprendre le test, il suffit de faire l'expérience sur une
plage : en allant vers la mer, le sable en amont est très sec. On s'enfonce
facilement dedans. Sa compacité est très faible. Plus on avance vers la
mer, plus la teneur en eau augmente, et moins on s'enfonce en marchant sur
le sable jusqu'à obtenir une compacité optimum. Le sable est alors très dur
sous les pieds (il est proche de la saturation: il n'y a presque plus d'air
présent dans le sol). Ensuite, quand on s'approche encore de la mer, on
s'enfonce de nouveau. Le sable est saturé en eau et sa compacité est
amoindrie. La courbe déterminée par l'essai proctor diminue alors. Il faut
bien comprendre que ce résultat dépend de chaque sol et n'est donc pas
théorique mais expérimental. La densité sèche maximum et la teneur en eau
maximum sont déterminées à partir des résultats de cet essai. Les sols sont
testés in situ pour obtenir la "dry bulk density". Le résultat est divisé
par la densité sèche maximale pour obtenir la compacité relative du sol en
place. [pic]
[pic]
III. Compactage en chantier.
De nombreux types d'équipement mécanique de compactage sont disponibles sur
le marché. Le compactage est réalisé par des rouleaux, des pneus ou des
masses tombantes.
[pic] Le résultat varie en profondeur, le compactage maximum étant obtenu à une
certaine profondeur sous la surface (fonction de la largeur de la surface
de contact). Dans la plupart des cas, l'effet devient négligeable à une
profondeur supérieure à environ 1 m. Les couches à compacter sont
généralement limitées à une épaisseur de 0,3 m. Le compactage à obtenir sur
le terrain est généralement spécifié en référence aux valeurs de ?dmax et
teneur en eau optimum ?opt d'un essai de laboratoire (exemple : ?d minimum
requis de 100% de la valeur de ?dmax de l'essai proctor modifié, à une
teneur en eau ne différant pas par plus de 2% de ?opt).
La majeure partie du compactage réalisable par les rouleaux est atteinte en
2 à 4 passages, les premiers passages étant les plus productifs. Il est
illusoire d'espérer obtenir un gain significatif au-delà de 5 à 10
passages.
Le compactage est vérifié par des essais en chantier. On prélève une masse
de sol et on détermine le volume en mesurant celui de la cavité laissée par
le prélèvement (déversement de sable fin uniforme, mesure par un ballon ou
par le déversement d'eau ou d'huile dans la cavité tapissée d'une
membrane). On utilise aussi le nucléodensimètre qui doit être correctement
calibré.
Les essais en chantier peuvent présenter plusieurs difficultés de
réalisation et d'interprétation. Leur résultat vont varier selon la
profondeur à laquelle ils sont réalisés.
Il est pratiquement impossible de compacter un sol sous l'eau par des
moyens conventionnels. A l'aide d'équipements spéciaux (colonne vibrantes,
pilonnement par de très grosses masses) ; le compactage sous l'eau de
certains matériaux est possible. Exercice 1 :
On définit l'indice de densité par :
[pic] et par [pic]
Démontrer l'égalité entre ces deux expressions.
Exercice 2 :
Il faut calculer l'énergie de compactage de l'essai proctor
A : en utilisant l'énergie cinétique
B : en utilsant l'énergie potentiel
M= 4,536 kg, distance parcourue par la masse : 0,457 m, nombre de coups : 5
*25,
volume du moule : 0,944*10-3 m3
Exercice 3 :
Sur un granulat dont les solides ont une densité de 2,80, un essai de
compactage Proctor modifié a permis de déterminer la masse spécifique
(volumique) maximum du sol sec comme étant de 1,90 Mg/m3 à une teneur en
eau optimum de 10%. Sur ce granulat compacté en chantier, un essai de
chantier a consisté en un prélèvement de 760 cm3 de sol humide dont la
masse totale était de 1450 g et la masse de solides de 1306,3 g. Le devis
demandait un matériau compacté à au moins 95% de la valeur minimum de
l'essai Proctor modifié et un compactage à une teneur en eau ne s'écartant
pas de plus de 2% de la teneur en eau optimum. A : Est-ce que le sol compacté était acceptable ?
B : Quel est le degré de saturation au point optimum de l'essai Proctor ?
C : Quel est le degré de saturation en chantier ?
D : Que peut-on conclure de ces résultats ?