amélioration et renforcement des sols · 2018. 6. 4. · caractérisation physique et mécanique...

Caractérisation physique et mécanique des bétons de sol issus du chantierThèse en cours

26 AVRIL 2018 1

Jacques Julius HESSOUH, Université de Cergy Pontoise (UCP)

Amélioration et renforcement des sols

2

Contexte du chantier

26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS

Le chantier : Esbly (77)

Méthode

Application

Entreprise

Soil Mixing

Paroi étanche Provisoire

FRANKI FONDATION

Technique d’exécution pour assurer la continuité entre les colonnes

3

Contexte du chantier


Caractéristiques des matériaux :

Ciment : CEM III/C 32,5 dosé à 150 kg/m3 de sol en place avec E/C = 1

HTeneur en eau

(%)

Valeur au bleu

Limite de liquidité

(%)

Limite de plasticité

(%)

Indice de plasticité

Classification LCPC

-1 m 15.1 1.84 34.4 17.7 16.7 Sablo argileux

Sol peu plastique-2 m 28.2 3.03 35.9 19.1 16.8 Sol limoneux à

plasticité moyenne

-3 m 33.1 3.45 38.5 18.0 20.5 Sol limoneux à plasticité moyenne

Sol en place :

2m et 3m

1m

4

Méthodologie de l’étude


Tête de colonne

Réalisation des colonnes Excavation des colonnes à 21 jours

2 colonnes de diamètre 80 cm et de hauteur 250 cm

5



Immersion des colonnes dans l’eau

Découpage en tronçons

Epaisseur de 25 cm


Sciage Carottage

Quart de cylindre

Eprouvettes 10/20 cm et 5/10

cm



Numérotation des éprouvettes selon leur position dans la colonne



Conservation des éprouvettes

230 éprouvettes 10/20 et 130 éprouvettes 5/10


9

Résultats des essais


1000

1200

1400

1600

1800

2000

A B C

Mas

se v

olum

ique

en

kg/m

3

Position R

Masse volumique en fonction du rayon

0

40

80

120

160

2001000 1200 1400 1600 1800 2000

Prof

onde

ur e

n cm

Masse volumique en kg/m3

Masse volumique en fonction de la profondeur

Il n’y a pas de variation significative selon le rayon ou la profondeur compte tenu de l’écart type important des valeurs mesurées


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

A B C

Mod

ule

dyna

miq

ue e

n G

Pa

Position R

Module dynamique en fonctiondu rayon

0

40

80

120

160

2000 2 4 6 8 10

Profon

deur en cm

Module dynamique en GPa

Module dynamique en fonction de la profondeur

Légère diminution du module lorsqu’on s’éloigne du centre (zone C) et lorsqu’on va plus en profondeur



0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

A B C

RC en MPa

Position R

Résistance en compression enfonction du rayon

0

40

80

120

160

2000 2 4 6 8 10

Profon

deur en cm

Résistance en compression en MPa

Résistance en compression en fonction de la profondeur


Légère diminution de la résistance en compression lorsqu’on s’éloigne du centre (zone C) et lorsqu’on va plus en profondeur


Propriétés mécaniques

Masse volumique

(kg/m3)

Module dynamique

(GPa)

Résistance en

compression(MPa)

Résistance en traction

(MPa)

Perméabilité

(m/s)

Nombre d’échantillons

testés117 117 117 14 20

Valeur moyenne

1671 5,29 2,40 0,32 6,27 E-9

Valeur maximal 1903 9,15 4,09 0,50Valeur minimal 1298 3,48 1,23 0,17

Ecart type 80 0,75 0,55 0,09


Synthèse des résultats des essais

13

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0.1 1 10 100 1000

Pass

ant e

n %

Diamètre tamis en μm

Sol Esbly k5 k10 k15 k25 k50

Comparaison des résultats du chantier avec ceux obtenus en laboratoire


Sol Esbly

La granulométrie du sol d’Esbly est proche de celles des sols k25 et k50 réalisés en laboratoire

Courbes granulométriques des sols synthétiques réalisés en

laboratoire (Helson : thèse 2017)

K50 signifie 50% de kaolinite et 50 % de sable de

fontainebleau

K50 : = 31% ; = 18% ; = 13%

K50 et K25 : Argile peu plastique (classification LCPC)


Comparaison des résultats du chantier avec ceux obtenus en laboratoire

Les résistances en compression issues du chantier sont 38 à 15 % inférieures aux résistances respectives des k25C125 et le K50C125

K25C125 : 25% de kaolinite et 75% de sable de fontainebleau, mélangé avec

125 kg/m3 de béton de dosage en ciment

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200

RC

en

MPa

Temps en jours

Evolution de la résistance en compression en fonction du temps pour les bétons de sol réalisé en

laboratoire avec du sol synthétique

Colonne Esbly Log. (k25c125) Log. (k50c125)


0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

Fraction volumique en %

RC

en

MPa Perte de 46% de

résistance en compression

Variation des caractéristiques physiques et mécaniques

selon les fractions volumiques et les dosages en

ciment

Etude expérimentalede l’influence des inclusions

de sol

Etude numérique sur l’influence de la position et la forme des inclusions

Influence d’hétérogénéités molles


Influence d’hétérogénéités molles

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200

RC

en

MPa

Temps en jours

Colonne EsblyLog. (k25c125)Log. (k50c125)Log. (k25c125f9%)Log. (k50c125f9%)Log. (k25c125f7.4%)Log. (k50c125f7.4%)

Influence de la fraction volumique d’inclusion molle sur la résistance en compression

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Conclusions et perspectives


Conclusions :• Caractérisations physiques et mécaniques des propriétés de bétons de sol issus du chantier• La présence d’inclusion de sol dans le béton de sol issu du chantier pourrait expliquer la

différence entre les propriétés obtenues sur chantier et au laboratoire

Perspectives : sol prélevé sur chantier• Etude de formulation : influence du dosage en ciment sur les propriétés mécaniques et

physiques du béton de sol réalisé avec le sol prélevé sur chantier. Comparaison avec les résultats obtenus sur les colonnes.

• Etude de durabilité : menée d’une part sur des mélanges réalisés en laboratoire à partir du sol prélevé sur chantier et d’autre part sur les échantillons issus des colonnes

Perspectives : inclusions de sol• Etudier numériquement l’effet de la position, de la forme et de la fraction volumique des

inclusions de sol sur les performances du béton de sol

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