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PROJECTE O TESINA D’ESPECIALITAT Títol Analyse du phénomène de retrait gonfleme

PROJECTE O TESINA D’ESPECIALITAT Títol Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux: impact environnemental et impact de la sécheresse sur le bâti Autor/a Gerard Espuña Usan Tutor/a Pere Prat Catalan Departament 708-ETC Intensificació Data Maig 2010 Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux: impact environnemental et impact de la sécheresse sur le bâti Auteur: ESPUÑA USAN, Gerard Tuteur: PRAT CATALAN, Pere Tutrice Externe: POTHIER ELISEI, Catherine Juin 2010 Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux : impact environnemental de la sécheresse sur le bâti. Sommaire Page : 3/48 SOMMAIRE RESUM ............................................................................................................. 5 INTRODUCTION ................................................................................................. 6 Historique .................................................................................................. 6 Introduction du PIRD ................................................................................... 6 Objectifs du PIRD ....................................................................................... 7 Qu’est-ce que c’est une argile ? .................................................................... 8 Structure d’une argile .................................................................................. 8 Propriétés des argiles .................................................................................. 9 CONTEXTE ...................................................................................................... 11 Traitement mécanique des argiles gonflantes ............................................... 11 Saturation perpétuelle des argiles gonflantes ........................................ 11 Influence de la taille des vides et de la structure du sol .......................... 13 Résumé du traitement mécanique des argiles gonflantes ........................ 14 Théorie de la courbe de rétraction des sols .................................................. 15 Phénomène de retrait-gonflement ............................................................... 17 Études déjà réalisés du gonflement des argiles ............................................. 18 Problèmes liés aux bâtiments ..................................................................... 19 Solutions déjà envisagés ........................................................................... 21 MODELISATION DU PHENOMENE SUR UN MODELE REDUIT ................................... 23 Modèle réduit ........................................................................................... 23 Caractérisation du sol ................................................................................ 24 Limites d’Atterberg ............................................................................ 24 Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux : impact environnemental de la sécheresse sur le bâti. Sommaire Page : 4/48 Granulométrie ................................................................................... 25 Valeur au Bleu - VBS .......................................................................... 26 Proctor Modifié .................................................................................. 26 Essai Oedométrique ........................................................................... 27 Essai de gonflement libre à l’oedomètre ............................................... 28 Détermination de la teneur en carbonates ............................................ 29 Classification du sol ................................................................................... 29 Classification de sols LCPC .................................................................. 29 Classification de sols GTR ................................................................... 29 Résultats du premier essai ......................................................................... 31 Interprétation de ces résultats .................................................................... 38 Réalisation du deuxième essai .................................................................... 40 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES ...................................................................... 41 LISTE DES ELEMENTS ....................................................................................... 42 Liste d’images .......................................................................................... 42 Liste des tableaux ..................................................................................... 42 Liste des graphiques ................................................................................. 43 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................... 44 ANNEXES ........................................................................................................ 45 Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux : impact environnemental de la sécheresse sur le bâti. Resum Page : 5/48 RESUM Títol Tesina: Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux: impact environnemental et impact de la sécheresse sur le bâti. Autor: Gerard Espuña Usan. Tutor: Pere Prat Catalan. Tutora externa: Catherine Pothier Elisei. (INSA Lyon). Aquesta tesina és fruit d’un estudi d’investigació, Project d’Initiation à la Recherche et Développement (PIRD), que es va dur a terme a l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA) en el marc del Doble Diploma amb La Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) durant el curs acadèmic 2008-2009. Té com a objectiu principal resoldre els problemes generats a les edificacions, principalment unifamiliars, degut als assentaments produïts per les variacions d’humitat en uns terrenys amb un contingut d’argiles important. Aquest estudi està emmarcat dins d’un projecte de recerca nacional de l’estat francès, ARGIC (Analyse du Retrait-Gonflement et de ses Incidences sur les Constructions), dirigit per BRGM del qual l’INSA és col·laborador juntament amb altres institucions de l’estat. Aquesta tesina, concretament, és la continuació d’una que ja es va realitzar durant el curs acadèmic 2007-2008, també a l’INSA de Lyon, de la qual es va fer una recerca de sòl que induís a pensar que podia ser un sòl amb un índex elevat d’inflament, també es va poder construir el model reduït i iniciar-ne el primer assaig a escala. La present tesina va iniciar-se amb l’assaig en marxa i es va poder fer un estudi dels resultats obtinguts i obtenir-ne una sèrie de conclusions. Posteriorment, es va desmuntar el model reduït i tornar a muntar per tal de fer un segon assaig i repetir l’experiència per comparar resultats. Degut a la falta de temps, aquest segon assaig es va posar en marxa però els resultats seran explotats durant el curs acadèmic 2009-2010. La primera part de la tesina va consistir en documentar-se sobre el tema a estudiar per tal de conèixer els estudis que ja s’havien realitzar i poder-los fer servir de base per tal d’avançar més ràpidament en l’estudi d’aquestes argiles expansives. La segona part va consistir en realitzar una sèrie d’assaigs en laboratori com un proctor, una granulometria, un edomètric, contingut en carbonats... per a determinar diferents paràmetres del sòl com la humitat, la densitat, el contingut en carbonats, l’índex de buits, coeficients de consolidació... per tal de poder relacionar la major part dels paràmetres amb els efectes negatius que tenia sobre els habitatges i així poder saber en quins casos calia prendre les majors precaucions. Mentrestant, s’anava controlant el model reduït i s’anaven prenent mesures d’humitat, sis, i de desplaçaments del sòl, dos, dos cops al dia, per un posterior tractament de dades. Finalment, es va fer el tractament de les dades obtingudes del model reduït, es varen obtenir una sèrie de conclusions i també es varen plantejar una sèrie d’opcions com a perspectives per tal d’orientar l’estudi cap a una direcció concreta i així facilitar-ne l’obtenció de mesures pal·liatives per a reduir l’impacte del fenomen sobre els habitatges. Paraules-clau: argiles, retracció, inflament, fissures, edòmetre. Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux : impact environnemental de la sécheresse sur le bâti. Summary Page : 5/48 SUMMARY: Dissertation’s title: The analysis of the retraction phenomenon and the clayey material inflation: environmental impact and the building dryness impact. Author: Gerard Espuña Usan Tutor: Pere Prat Catalan External tutor: Catherine Pothier Elisei (INSA, Lyon) This dissertation is the result of an investigation study called Project d’Initiation à la Recherche et Développement (PIRD), which was done at the national institute of applied science of Lyon (INSA), within the double certificate framework, with the polytechnic university in 2008-2009 year. Its main objective is to solve the problems generated in the mainly unfamiliar buildings because of the settlements caused by varied damps in a land with a considerable content of clay. This study is framed within a national research project of the French state, ARGIC (Analyse du Retrait-Gonflement et de ses Incidences sur les Constructions) supervised by BRGM with which INSA and other institutions collaborate. This dissertation is the sequel to one realized during the 2007-2008 year, also in INSA in Lyon. In this we can see a research of the soil which can induce to think that it can be a soil with a high rate of inflation. A reduced model was also constructed what allowed the first test reproduced at scale. The current dissertation was initiated with the test in course what allowed to study the obtained results and to obtain a series of conclusions. Subsequently, the reduced model was removed and set up again in order to make a second test. Thus, they repeated the experience in order to compare the results. Because of the lack of time, this second test was started up but the results will be exploded along 2009- 2010 year. The first part of the current entailed to do a research about the studied topic in order to know the studies realized before and be able to use them to advance faster in the study of the expansive clay. The second part consisted in a series of tests in a laboratory for example a proctor, one grain size analysis (granulometry), carbonate contents... to determinate different sun parameters such as the dampness, the density, the content in carbonates, the space’s index, the consolidation coefficients... in order to match the greatest part of the parameters with the negative effect that had on the buildings, and be able to know in which cases precautions should be taken. Meanwhile, the reduced model was being controlled and as a consequence six damp measures and two about the sun displacement were taken twice a day for a later information treatment. Finally, the treatment of the information obtained from the reduced model was done. A series of conclusions were obtained and it was set out a series of options as perspectives to guide the study in a specific direction in order to obtain easily the palliative measures to reduce the phenomenon upon the buildings impact. Key words: Clay, retraction, inflation, fissure, odometer Analyse du phénomène de retrait gonflement des milieux argileux : impact environnemental de la sécheresse sur le bâti. Introduction Page : 6/48 INTRODUCTION Historique Ce PIRD est conséquence des désordres sur les bâtiments existants dus aux phénomènes de retrait-gonflement dans les sols argileux. Ces désordres sont apparus en France après les périodes de sècheresse (1976, 1989-91, 1996-97 et 2003). Depuis la première période de sècheresse, 1976, ce phénomène à été identifiée comme catastrophe naturelle, donc des conséquences très importantes sur les assurances du pays. Pour avoir une idée on peut dire qu’entre 1991 et 2003, près de 5000 communes répartis sur toute la France on été reconnues en état de catastrophe naturelle avec une indemnisation supérieure à 3 milliards d’euros. Après avoir vu les dimensions de ce phénomène on ça rendu compte uploads/Geographie/ tesina-g-espuna-usan.pdf