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Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org LABORATOIRE ECO-MATERIAUX DE CONSTRUCTION PROJET DE FIN D’ETUDES « ETUDE COMPARATIVE DES DIFFERENTES TECHNIQUES DE STABILISATION EN GEOTECHNIQUE ROUTIERE ». MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER EN GENIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT OPTION : GENIE CIVIL - ROUTES ET OUVRAGES D’ART. ----------------------------------------------------------------------- Présenté et soutenu publiquement le 27/10/2015 par Honoré TUYISHIME Travaux dirigés par : Dr.-Ing. Ismaϊla GUEYE (Enseignant-Chercheur, 2iE) Dr.-Ing. Abdou LAWANE (Enseignant-Chercheur, 2iE) Ing. Koffi KOKOLE (Enseignant, 2iE) Jury d’évaluation du stage : Président : Dr.-Ing. Ismaϊla GUEYE Membres et correcteurs : Ing. Koffi KOKOLE Ing. Arnaud OUEDRAOGO Promotion 2013/2015 Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE i « Hoc erat in votis ». (Horace, extrait de Satire) Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE ii DEDICACE Je dédie ce modeste travail à tous ceux qui m’ont aidé, que j’ai croisés et qui m’ont permis d’avancer …. Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE iii REMERCIEMENTS Avant tout, qu’il me soit permis de remercier Dieu le Tout Puissant pour le don de la vie et de la pensée. C’est en Lui que tout notre être trouve sens. Je tiens à remercier tout le corps professoral de 2iE pour l’enseignement et leur disponibilité à assurer notre formation de qualité. En particulier, je remercie de tout cœur mes encadreurs :  Dr.-Ing. Ismaila GUEYE, Directeur de mémoire, pour sa disponibilité malgré son emploi du temps chargé, son encadrement et la mise à notre disposition de documents de base.  Dr.-Ing. Abdou LAWAN GANA, pour ses inestimables conseils et réponses à nos préoccupations.  Ing. Koffi Agbévidé KOKOLE, Maître de stage, qui a initié et suivi ce sujet de recherche. Nous disons merci pour la mise à notre disposition du matériel nécessaire et l’accompagnement qu’il nous a accordé lors du déroulement des essais au laboratoire.  Aux membres du jury dont les commentaires et les analyses pertinentes ont contribué à l’amélioration des résultats de ce travail. Ma profonde gratitude s’adresse à mes parents :  A mon feu Père Jean Damascène NDANGUZA, pour avoir moulé ma personnalité actuelle, tout ce qu’il a eu à faire pour moi, l’immense respect que je porte à son égard et l’exemple de l’excellence que je garde de lui.  A ma chère Mère Catherine NYIRASAFARI, qui n’a ménagé aucun effort pour assurer mon éducation tant sur le plan scolaire que sur la vie en général. Que mes frères et sœurs, la grande famille, mes amis et connaissances, trouvent ici le témoignage de ma reconnaissance pour leur amour, leurs sacrifices et leurs différentes contributions à ma formation. Ce travail est aussi le vôtre. Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE iv RESUME La qualité de la route dépend de la qualité des matériaux utilisés. Cependant, la question de disponibilité des matériaux de bonne qualité géotechnique se pose de plus en plus avec acuité dans les projets routiers. Cet état de fait a conduit aux différentes techniques de stabilisation des sols pour une utilisation en géotechnique routière comme une solution alternative. Il existe plusieurs techniques de stabilisation en géotechnique routière. Selon le type du sol et la disponibilité des stabilisants, la présente recherche s’intéresse à la stabilisation au ciment, à la chaux vive et à la latérite. La stabilisation consiste à incorporer, au sein du sol, une certaine quantité de stabilisant avec éventuellement de l’eau et les mélanger plus ou moins intimement jusqu’à l’obtention d’un matériau homogène pour lui conférer les propriétés nouvelles. Les résultats des essais au laboratoire ont montré que le sol sujet de recherche (issu du site de Kamboinsé) est un sable limoneux peu plastique, faiblement organique, de faible capacité portante (CBR = 9 % à 95% de l’OPM) d’où la nécessité d’une étude d’amélioration de ses performances mécaniques. Le traitement au ciment augmente significativement la portance du sol jusqu’à une valeur CBR de 192, la chaux de 50, la latérite de 24 à 98% de l’OPM. Du point de vue compactage, on constate que les trois techniques de stabilisation améliorent la densité sèche jusqu'à une valeur de 2.34 g/cm3 (10% de latérite), 2.24 g/cm3 (3% de ciment) et 2.22 g/cm3 (6% de chaux). D’après les résultats au laboratoire, le sol amélioré peut être utilisé en remblai/Terrassement, en couche de forme et en couche de fondation de la chaussée. Avant toute utilisation, on veillera à éliminer au plus possible les matières organiques pour éviter les tassements ultérieurs. Mots clés : 1. Densité sèche, 2. CBR, 3. Ciment, 4. Latérite, 5. Chaux vive. Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE v ABSTRACT The quality of roads depends on the quality of pavement materials. However, the issue of sustainable materials availability arises more acutely in road projects. This fact has led to different soil stabilization techniques for road construction as an alternative solution. There are several techniques of soil stabilization in transportation geotechnics. Depending on the type of soil and the availability of stabilizers, this research is interested in soil stabilization with cement, lime and laterite. The stabilization technique consists in incorporating, within the soil, an amount of stabilizer with water, and mix more or less intimately to obtain a homogeneous material to impart new properties. The laboratory test results showed that the soil is a little plastic silty sand, slightly organic. Its bearing capacity is relatively low (CBR = 9 at 95% OPM), the reason why it must be improved before the use as pavement material. The stabilization with cement significantly increases the bearing capacity of the soil to a CBR value of 192, the lime increases it at 50, the laterite up to 24 at 98% OPM. On the other side, the laboratory research showed that the three stabilization techniques improve dry density to a value of 2.34 g / cm3, 2.24g/cm3, 2.22g/cm3 at 10% laterite, 3% cement, 6% lime respectively. According to the laboratory tests results, the improved soil may be used in the Platform, sub- grade and sub-base pavement layers. Before the use, care should be taken to eliminate organic materials in order to avoid future settlements. Key words: 1. Dry density, 2. CBR, 3. Cement, 4. Laterite, 5. Quicklime. Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE vi SOMMAIRE DEDICACE ................................................................................................................................ ii REMERCIEMENTS .................................................................................................................. iii RESUME ....................................................................................................................................iv ABSTRACT ................................................................................................................................ v SOMMAIRE ...............................................................................................................................vi TABLEAUX ................................................................................................................................ x FIGURES .................................................................................................................................... xi SIGLES ET ACRONYMES ....................................................................................................... xii Chapitre 0. INTRODUCTION GENERALE ................................................................................ 1 Première Partie : .......................................................................................................................... 3 SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE .............................................................................................. 3 Chapitre I. CONCEPTION DE LA CHAUSSEE ET MATERIAUX ............................................ 4 I.1. INTRODUCTION ............................................................................................................. 4 I.2. FONCTIONNEMENT DE LA CHAUSSEE ...................................................................... 4 I.3. STRUCTURES DE CHAUSSEES ..................................................................................... 5 I.3.1. Chaussées souples ou flexibles ..................................................................................... 5 I.3.2. Chaussées semi-rigides ................................................................................................ 5 I.3.3. Chaussées rigides ........................................................................................................ 5 I.4. PARAMETRES DE DIMENSIONNEMENT DE LA CHAUSSEE ................................... 6 I.4.1. Le trafic ...................................................................................................................... 6 I.4.2. Environnement-données climatiques ........................................................................... 6 I.4.3. La plate-forme support de chaussée ............................................................................ 7 I.4.4. Les matériaux de chaussée .......................................................................................... 7 I.4.5. La qualité de la réalisation .......................................................................................... 7 I.5. METHODES DE DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES .......................................... 8 I.5.1. Méthode empirique ou classique ................................................................................. 8 I.5.2. Méthode analytique-empirique (ou mécanistique-empirique) ................................... 10 I.6. COUCHES DE CHAUSSEE & MATERIAUX ............................................................... 11 I.6.1. Plate-forme (sol support)........................................................................................... 12 I.6.2. Couche de forme ....................................................................................................... 12 I.6.3. Couche de fondation ................................................................................................. 13 I.6.4. Couche de base .......................................................................................................... 13 Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE vii I.8. CONCLUSION ............................................................................................................... 14 Chapitre II. TECHNIQUES DE STABILISATION EN GEOTECHNIQUE ROUTIERE .......... 15 II.1. INTRODUCTION ......................................................................................................... 15 II.2. STABILISATION CHIMIQUE ..................................................................................... 15 II.2.1. Traitement aux liants hydrauliques ......................................................................... 15 II.2.2. Traitement aux liants hydrocarbonés ...................................................................... 17 II.2.3. Traitement aux produits chimiques ......................................................................... 17 II.2.4. Traitement mixte................................................................................................. 18 II.3. STABILISATION MECANIQUE .................................................................................. 18 II.3.1. Ajout d’un sol fin à un sol grenu .............................................................................. 18 II.3.2. Ajout d’un sol grenu (ou une fraction granulaire) à un sol fin ................................. 18 II.3.4. Lithostabilisation ..................................................................................................... 18 II.3.5. Utilisation des géosynthétiques ................................................................................ 19 II.4. CHOIX DES STABILISANTS ....................................................................................... 19 II.5. CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX STABILISES .......................................... 20 II.6. CONCLUSION .............................................................................................................. 21 Deuxième Partie : ...................................................................................................................... 22 ETUDE AU LABORATOIRE ..................................................................................................... 22 Chapitre I. ETUDE DES CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DU SOL NATUREL ... 23 I.1. INTRODUCTION ........................................................................................................... 23 I.2. ESSAIS D’IDENTIFICATION ....................................................................................... 23 I.2.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE ........................................................................ 24 I.2.2. LIMITES D’ATTERBERG ...................................................................................... 25 I.2.3. EQUIVALENT DE SABLE ...................................................................................... 26 I.2.4. ESSAI AU BLEU DE METHYLENE ....................................................................... 27 I.2.5. TENEUR EN MATIERES ORGANIQUES .............................................................. 27 I.2.6. POIDS SPECIFIQUE ............................................................................................... 28 I.3. ESSAIS DE PORTANCE ................................................................................................ 29 I.3.1. PROCTOR MODIFIE .............................................................................................. 29 I.3.2. ESSAI CBR à 4jours d’immersion ............................................................................ 29 I.4. CONCLUSION ............................................................................................................... 30 Chapitre II. ETUDE D’AMELIORATION DE LA PORTANCE DU SOL NATUREL .............. 31 I.1. INTRODUCTION ........................................................................................................... 31 Préliminaires Honoré TUYISHIME Mémoire de Recherche en Géotechnique Routière /2015 2iE viii II.2. TRAITEMENT AU CIMENT........................................................................................ 31 II.2.1. uploads/Science et Technologie/ tuyishime-honore-repare.pdf