amélioration et renforcement des sols · 2018. 6. 4. · caractérisation physique et mécanique...
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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
26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
Tête de colonne
Réalisation des colonnes Excavation des colonnes à 21 jours
2 colonnes de diamètre 80 cm et de hauteur 250 cm
5
Méthodologie de l’étude
26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
Immersion des colonnes dans l’eau
Découpage en tronçons
Epaisseur de 25 cm
626 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
Sciage Carottage
Quart de cylindre
Eprouvettes 10/20 cm et 5/10
cm
Méthodologie de l’étude
726 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
Numérotation des éprouvettes selon leur position dans la colonne
Méthodologie de l’étude
826 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
Conservation des éprouvettes
230 éprouvettes 10/20 et 130 éprouvettes 5/10
Méthodologie de l’étude
9
Résultats des essais
26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
1026 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
Résultats des essais
1126 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
Résultats des essais
Légère diminution de la résistance en compression lorsqu’on s’éloigne du centre (zone C) et lorsqu’on va plus en profondeur
1226 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
Résultats des essais
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
26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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)
1426 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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)
1526 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
1626 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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
17
Conclusions et perspectives
26 AVRIL 2018 FNTP - CFMS
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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