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C e n t r e d e r e c h e r c h e s r o u t i è r e s N° 47 Bulletin CRR Amélio

C e n t r e d e r e c h e r c h e s r o u t i è r e s N° 47 Bulletin CRR Amélioration des sols à la chaux Aide wallonne à l'innovation technologique pour les PME Nouvel appareil de mesure pour les chicanes Bureau de dépôt : Bruxelles x Trimestriel - 2e trimestre 2001 2 / 2001 Bulletin CRR Sommaire Amélioration des sols à la chaux 3 Aide wallonne à l'innovation technologique pour les PME 7 Nouvel appareil de mesure pour les chicanes 9 Journées d'études et exposés du CRR 11 Agenda Lundi 1er - jeudi 4 octobre 2001 Premier symposium international sur la stabilisa- tion des sols de fondation et le traitement en place des revêtements au ciment voir page 12 Jeudi 22 novembre 2001 Congrès néerlandais de la route voir page 12 BULLETIN CRR Informations Centre de recherches routières Etablissement reconnu par application de l’arrêté-loi du 30.1.1947 Siège social Boulevard de la Woluwe 42 1200 BRUXELLES Tél.: 02 775 82 20 - Fax: 02 772 33 74 Laboratoires Fokkersdreef 21 1933 STERREBEEK Tél.: 02 766 03 00 - Fax: 02 767 17 80 Avenue A. Lavoisier 14 1300 WAVRE Tél.: 010 23 65 00 - Fax: 010 23 65 05 E-mail: brrc@brrc.be Rédaction G. Venstermans, B. Guelton, D. Verfaillie, M. Janssens Rapport d'activité 2000 Le rapport sur les activités du CRR au cours du millenium 2000 vient de paraître. Vous en avez reçu un exemplaire en même temps que le présent Bulletin CRR. Il est aussi disponible sur simple demande au CRR. L. Merchiers: tél.: 02 766 03 26 e-mail: l.merchiers@brrc.be ISSN: 0777-2572 2 3 Bulletin CRR 2 / 2001 Une longue tradition ... Le traitement des sols plastiques à la chaux est une technique très ancienne. Les Chinois et les Romains connaissaient déjà cette forme d'amélioration des sols dans l'antiquité et ont utilisé cette technique entre autres pour la construction de la Grande Muraille et celle de grandes voies de communica- tion. Tant la Grande Muraille de Chine que la Via Appia (350 av. J.-C) sont encore en service et peu- vent toujours être admirées. Les applications actuelles d'amélioration des sols à la chaux ont débuté vers 1945. A cette époque, la technique de la stabilisation d'argile expansive à la chaux a été développée aux Etats-Unis. Pour la construction de canaux, routes et aéroports, de la chaux a été rajoutée aux sols argileux sous forme de coulis, afin de réduire quasi à zéro l'expansion de ce sol en cas de pluies tropicales. Ce traitement a en même temps amélioré l'ouvrabilité et a donné un revêtement durable, rendant ce type de sol approprié comme matériau de fondation pour structures rou- tières. Lors de la construction du réseau autoroutier belge, à la fin des années soixante, le CRR a réalisé des études approfondies sur la technique. Notre connais- sance de la méthode s'est améliorée et la technique a été adaptée aux sols humides d'Europe occidentale en utilisant de la chaux vive à la place du lait de chaux. Ce procédé a permis d'exploiter en plus la capacité de la chaux vive à réduire la teneur en eau. Des volumes importants de sols fins (> 10 millions de m3) ont été stabilisés à cette époque. Sur le marché français, où règne une pénurie de sable et de gravier, la technique a fort évolué au cours des décennies suivantes. Elle a été appliquée pour la réutilisation de sols plastiques fins en fonda- tions routières, éventuellement combinée à un traitement au ciment. Le volume de sol traité sur le marché français pour fondations routières est estimé à 5 à 7 millions de tonnes (chiffres de 1997). La quantité de sols «améliorés» pour remblais est quant à elle beaucoup plus grande. En Belgique, la technique est tombée quelque peu en désuétude après la construction des autoroutes. Cependant, ces dix dernières années, elle est à nou- veau utilisée pour de gros travaux d’infrastructure tels que la construction des lignes TGV et de l'auto- route A8 Bruxelles-Tournai, afin de permettre la réutilisation des sols. En raison de la diminution croissante des possibili- tés de mise en décharge et de la raréfaction des maté- riaux neufs pour remblais, la technique de stabilisa- tion à la chaux est également appliquée pour des tra- vaux nécessitant peu de mouvements de terres. La réalisation de plates-formes industrielles et aires de stationnement, la construction de complexes com- merciaux et le comblement de tranchées de collec- teurs et d'égouts en sont des exemples. De nouveaux développements sont également en cours dans le domaine du recyclage des terres. Les excédents de terres sont centralisés en un lieu, traités et remis sur le marché comme matériau de remblai certifié. En raison de ce regain d'intérêt pour le traitement des sols à la chaux, le CRR a organisé récemment des matinées d'études sur le sujet, en collaboration avec les fédérations wallonne et flamande des entre- preneurs de travaux de voirie. Il y a eu trois sessions néerlandophones (voir Bulletin CRR n° 45, p. 9) et deux sessions francophones (voir plus loin dans ce numéro), auxquelles ont chaque fois participé une centaine de personnes. Amélioration des sols à la chaux 4 Bulletin CRR 2 / 2001 Les actions de la chaux La chaux provoque deux actions différentes dans le sol: une action immédiate, qui se produit directement après que la chaux soit mélangée au sol et une action à long terme, qui peut durer entre plusieurs mois et quelques années après la mise en oeuvre. Action immédiate 1. Modification de la teneur en eau a) La chaux vive La chaux vive diminue la teneur en eau du sol via trois phénomènes distincts: - l'hydratation de la chaux vive: une partie de l'eau «disparaît» via la réaction exotherme avec la chaux vive (CaO + H2O © Ca(OH)2 + 15,5 kcal); - l'évaporation d'une partie de l'eau, provoquée par la chaleur dégagée par l'hydratation de la chaux vive (15,5 kcal/mol); - l'apport de matière sèche qui diminue le rapport de la masse d'eau à la masse de solide (teneur en eau). La diminution attendue est de 1 % de teneur en eau par pour-cent de chaux vive introduite. Si les condi- tions atmosphériques sont bonnes, la teneur en eau peut diminuer encore plus sous les effets du malaxa- ge et du vent. b) La chaux éteinte La chaux éteinte diminue également la teneur en eau mais uniquement via l'apport de matière sèche dans le sol. La diminution de la teneur en eau est limitée à 0,3 % par pour-cent de chaux éteinte introduite. 2. Modification des caractéristiques de la fraction argileuse du sol La chaux influe sur les charges électriques se trouvant autour des particules d'argile et modifie ainsi les champs électriques entre ces particules. Ceci entraîne leur floculation, ce qui a des conséquences non négligeables sur les caractéristiques géotechniques du sol. a) Augmentation significative de la limite de plasticité La limite de plasticité augmente (wP) , mais la limite de liquidité (wL) reste presque inchangée. Il en découle que l'indice de plasticité IP (= wL - wP) diminue. wP wnat wL wsol traité wP wL w (%) w (%) Etat Solide (rigide = friable) Etat plastique (déformable = collant) Etat liquide (sans résistance) Etat Solide (rigide = friable) Etat plastique (déformable = collant) Etat liquide (sans résistance) Avant traitement Après traitement Figure 1 - Diminution de IP La figure 1 montre que les phénomènes combinés de la diminution de la teneur en eau naturelle du sol traité et de la diminution de l'indice de plasticité peuvent faire passer un sol de l'état plastique (déformable, collant - donc difficilement compactable) à l'état sec (rigide, frottant, friable - donc beaucoup plus facile à travailler). Essai Proctor normal 1,600 1,700 1,800 1,900 10 1,500 d 3 (g/cm ) 12 14 16 18 20 22 24 26 3 % chaux 2 % chaux 1 % chaux sans chaux b) Modification des caractéristiques de compactage du sol Le graphique de la figure 2 montre également que la cour- be Proctor d'un sol traité est déplacée vers la droite et vers le bas par rapport à la courbe du sol naturel. Ce déplace- ment est d'autant plus marqué que le sol réagit bien avec la chaux. Le traitement à la chaux réduit donc la valeur maximale de la masse volumique apparente sèche et aug- mente la valeur de la teneur en eau permettant de l'obtenir. Teneur en eau au compactage % Figure 2 - Influence de la chaux sur les caractéristiques de compactage 5 Bulletin CRR 2 / 2001 Action à long terme C'est une action pouzzolanique qui se produit. Elle est due à la mise en solution en milieu de pH élevé (supérieur à 12) de la silice, de l'alumine et des oxydes de fer présents dans les minéraux argileux sous des formes cristallisées plus ou moins altérées. Ces éléments en solution réagissent ensuite avec la chaux pour former des ferro-silico-aluminates de calcium insolubles qui précipitent et cristallisent en présence d'eau, créant uploads/Finance/ amelioration-des-sols-a-la-chaux.pdf