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RAPPORT Enseignements de TerDOUEST Propositions de compléments au Guide Traitem

RAPPORT Enseignements de TerDOUEST Propositions de compléments au Guide Traitement des Sols Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 1 Ce document est le résultat d’un travail collectif réalisé à la suite du projet de l’Agence Nationale pour la Recherche (ANR) TerDOUEST. Remerciements à l’ensemble des personnes du consortium TerDOUEST ayant apporté leur contribution directe et indirecte à ce travail (responsables de modules, responsables scientifiques, contributeurs). Rédacteurs de la présente note : Joseph ABDO – CIMbéton Yasmina BOUSSAFIR - IFSTTAR Patrice CHARDARD – Eiffage Yu-Jun CUI – ENPC Daniel GANDILLE – Guintoli Bruno LANDES – SNCF Anthony MATYNIA – Cerema Daniel PUIATTI – DPST Consulting Avec la contribution de Olivier CUISINIER - Ecole de Géologie, Thierry DUBREUCQ - IFSTTAR, Michel GALLISSAIRES - Egis, Agnès JULLIEN - IFSTTAR Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 2 Ce guide a été relu et validé par le Comité Opérationnel « Méthodologie » de l’IDRRIM ainsi composé : ROSSIGNY Pascal - Cerema HAMOUDI Amine - Cerema ABDO Joseph - SFIC ALPHAND Frederic - ADSTD BAUCHEREL Daniel - ADSTD BODET Raphaël, - UNPG BONVALLET Jacques - CISMA BOULET Michel - IFSTTAR BRAZILLIER Didier - DIR Centre Est CHAIGNON François - USIRF CHARDARD Patrice - SPTF CHEVALIER Christophe - SPECBEA DESPORT Michel - SER DUMONT Hervé - USIRF GEORGE Luc-Amaury - CINOV GOUX Marie-Thérèse - MEDDE GUIRAUD Hervé - Cerema KEMPF Yannick - Cerema LAYERLE Eric - USIRF LECONTE Pascal - UP’ Chaux MICHOU Jean-Michel - EUROBITUME France MATYNIA Anthony - Cerema PENDARIAS Daniel - MEDDE - DGITM - DIT – MARRN PICARD Thierry - MEDDE - DGITM - DIT – MARRN POINSIGNON Michel - SYNTEC Ingénierie PORRU Patrick - IDRRIM TAMAGNY Philippe - IFSTTAR TASSONE Marc - IDRRIM TRAINS Michel - ASFA Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 4 Enseignements de TerDOUESTI Décembre 2015 - Page 5 Sommaire Préambule ............................................................................................6 A – Notions Générales.........................................................................8 A.1 - Les produits de traitement.............................................................8 A.2 - Actions des liants.........................................................................10 A.3 - L’évolution de la prise dans les sols............................................11 B – Traitement des sols pour les ouvrages en terre.......................14 B.1 - Principales dispositions constructives.......................................... 14 B.2 - Amélioration des matériaux.......................................................... 17 B.3 - Stabilisation des matériaux..........................................................21 B.4 - Réalisation : études, mise en œuvre, contrôles...........................31 C – Couche de forme traitée en place...............................................40 D – Développement durable...............................................................40 D.1 - Détermination des indicateurs...................................................... 41 D.2 - Retour d’expérience RN 7............................................................ 43 D.3 - Analyse de risque......................................................................... 43 Bibliographie.......................................................................................48 Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 6 En France, le développement du traitement des sols s’est amorcé au début des années soixante. Depuis, les efforts conjugués de l’ensemble de la profession : maîtres d’ouvrage, maîtres d’œuvre, organismes techniques, entreprises, constructeurs de matériels, producteurs de liants, ont permis de faire progresser la technique, de la rendre fiable et performante et de mettre en évidence son intérêt économique et environnemental. Aujourd’hui, elle est devenue incontournable. Son développement a été jalonné par une série de publications qui font aujourd’hui références. Il s’agit en particulier du GTR (Guide technique pour la réalisation des remblais et des couches de forme [1]), dont la première édition date de 1992, et surtout du GTS (Guide technique pour le traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des remblais et des couches de forme [2]) publié en 2000, sans oublier son complément pour les assises de chaussées publié en 2007 [3]. Ces documents sont le fruit de 4 décennies de pratique et de retours d’expériences attestant du bon comportement des ouvrages et de leur durabilité. Rédigés initialement pour la conception et la réalisation des ouvrages routiers et autoroutiers, ils ont très vite trouvé application dans d’autres domaines tels que les infrastructures ferroviaires, les plates-formes et voiries diverses, y compris en agglomération. Aujourd’hui ces documents sont amenés à évoluer pour intégrer les nouvelles avancées de la recherche et les constats liés à l’éxécution de nombreux chantiers appliquant la technique de traitement de sol et notamment le réemploi des argiles très plastiques. Parmi les besoins identifiés en matière de recherche au milieu des années 2000, figuraient l’approfondissement de la connaissance des interactions liant-matériau et l’élargissement de la gamme des matériaux concernés et de leurs domaines d’application. Très vite, il est apparu que ces deux thèmes étaient liés et que pour progresser dans les domaines d’application, il fallait aussi progresser dans la connaissance des phénomènes fondamentaux en faisant appel à des moyens d’investigation nouveaux et performants. En France, la profession a lancé un ambitieux programme de recherche intitulé TerDOUEST (Terrassement Durable - Ouvrages en Sols traités). Ce programme, soutenu par l’Agence Nationale pour la Recherche (ANR), s’est déroulé de 2008 à 2012. Piloté par l’IFSTTAR, il a réuni plusieurs partenaires (maîtres d’ouvrage, maîtres d’œuvre, universitaires, organismes techniques, entreprises, producteurs de liants) qui ont travaillé selon les quatre axes suivants : v Processus physico-chimiques et comportement géotechnique des sols traités v Evolution dans le temps des sols traités - Durabilité v Réalisation d’un ouvrage expérimental de référence v Méthodes et outils d’analyses économiques & environnementales des projets Les résultats de ce travail ont été présentés lors d’un séminaire de restitution qui s’est déroulé du 18 au 19 juin 2013 à l’Ecole des Ponts ParisTech. L’ambition du présent rapport est de mettre à disposition de la profession, dans l’attente de la révision du GTS, les nouveautés et les principaux enseignements de TerDOUEST. Préambule Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 7 Dans un souci pratique, chacun des chapitres de ce rapport renvoie au paragraphe correspondant du GTS dont il complète ou actualise le contenu, notamment vis-à-vis de certaines normes de référence. De cette manière, il sera possible de répondre plus rapidement aux attentes et interrogations de la profession et de donner aux signataires de la “Convention d’engagement volontaire“ [4] des moyens supplémentaires pour atteindre leurs objectifs. Le réemploi des matériaux très plastiques permettra l’augmentation du taux de réemploi global des sols fins et une réduction du volume de dépôts. La quantité de matériaux trop plastiques pour un réemploi est estimée à 5% du volume de matériaux naturels terrassés. Elle impacte dans la même proportion l’objectif de réemploi de 100% à l’horizon 2020 fixé par la Convention d’engagement volontaire du 25 mars 2009 [4]. Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 8 A- Notions Générales (Ce paragraphe fait référence au § A.1.2 du GTS) Les produits de traitement les plus utilisés sont les chaux aériennes, principalement calciques, et les liants hydrauliques. Tous ces produits doivent satisfaire aux exigences de normes en vigueur en France ou à des avis techniques (ou équivalents). La chaux aérienne La chaux est qualifiée d’aérienne [6] [7] parce qu’à la suite de la décarbonatation du calcaire pur aux environs de 900°C, il se forme une chaux dite vive(1) qui, après hydratation, est capable, en atmosphère humide, de fixer le gaz carbonique de l’air pour redonner du calcaire. On parle du cycle de la chaux aérienne. CaCO3 + chaleur aCaO (chaux vive) + CO2 (1) Selon la composition du calcaire d’origine, on distingue la chaux calcique, issue de carbonate de calcium, de la chaux magnésienne, issue du carbonate mixte de calcium et de magnésium. La chaux calcique est très réactive au contact de l’eau, contrairement à la chaux magnésienne dont l’oxyde de magnésium s’hydrate très lentement, ce qui peut générer des gonflements différés dans le matériau traité. Pour cette raison, c’est la chaux aérienne calcique qui est la plus couramment utilisée en traitement des sols. Les chaux aériennes utilisées dans le domaine des travaux publics sont couvertes par la norme NF EN 459 qui se décompose en 3 parties : v NF EN 459–1 : Chaux de construction v NF EN 459–2 : Méthodes d’essais v NF EN 459–3 : Evaluation de la conformité La partie 1 donne les classifications relatives à chacune des chaux de construction. Se référer simplement à cette norme n’est pas suffisant : il est également nécessaire de spécifier le type de chaux choisi [8]. La chaux est un produit de construction. A ce titre, elle doit impérativement être conforme au Règlement Produits de Construction qui impose, entre autres, le respect de la procédure de marquage “CE“ autorisant sa mise sur le marché. Les liants hydrauliques Un liant hydraulique est un mélange réalisé après broyage de plusieurs constituants. On distingue : A.1 - Les produits de traitement v Les constituants principaux tels que le clinker « K », le laitier granulé de haut fourneau « S », les pouzzolanes naturelles « P », les cendres volantes silico-alumineuses «V», les schistes calcinés (T), le calcaire (L), et dans certains cas la chaux. Enseignements de TerDOUEST I Décembre 2015 - Page 9 v Les constituants secondaires tels que le sulfate de calcium sous forme de gypse ou d’anhydrite v Des ajouts éventuels destinés à conférer des propriétés spécifiques. En France, les liants hydrauliques concernés par la technique du traitement des sols sont les ciments et les liants hydrauliques routiers (LHR). Les ciments En fonction de leur composition, les ciments courants [9] sont subdivisés en cinq types : uploads/s3/ traitemnt-sols-propositions-de-complements-au-gts.pdf