interactions des fondations et des sols gonflants : pathologie ... - Pastel

- les forces colloïdales, qui apparaissent par suite de l’interaction des cations et
des dipôles d’eau avec la surface des particules de sol et qui sont orientées
pour l’essentiel les unes par rapport aux autres et par rapport aux particules
voisines. Ces forces forment des liaisons colloïdales. Les liaisons colloïdales
sont par nature plastiques. En cas de déformation lente, elles peuvent se
déformer lentement sans rupture. L’application ou l’enlèvement rapide de la
charge détruit l’orientation des cations et des dipôles d’eau et provoque la
rupture des liaisons colloïdales. Lorsque l’on enlève la charge appliquée au
sol, les forces d’interaction entre les particules, les cations et les dipôles d’eau
peuvent commencer à restaurer l’ordre détruit des positions respectives des
particules et par suite, les liaisons colloïdales peuvent se reformer ;
- les liaisons de cristallisation formées par la précipitation progressive de
différents sels dans les pores du sol (carbonate de calcium, gypse et autres).
Ces liaisons sont rigides. En cas de déformation du sol, elles sont détruites de
façon irréversible.
En cas de gonflement libre du sol, les forces capillaires négatives du sol empêchent
le gonflement jusqu’à ce que la pression hydrostatique de la colonne de sol équilibre
la pression capillaire.
Les liaisons de cristallisation, notamment celles qui sont solubles dans l’eau, se
rompent sous l’effet de l’eau et de la pression de gonflement et cessent aussi de
s’opposer au processus de gonflement.
Il ne reste que les liaisons intermoléculaires et colloïdales qui, en cas de pénétration
rapide et libre d’eau dans le sol ne sont pas en état de s’opposer au processus de
formation d’une double-couche diffuse, qui écarte les particules et provoque le
gonflement du sol.
Ainsi, en cas de gonflement libre nous obtenons la valeur maximale du gonflement
du sol. Dans le cas du chargement statique par paliers d’une éprouvette de sol
saturé, avec stabilisation des déformations sous chaque charge, le système
« charge-sol » possèdera à chaque nouveau palier une énergie potentielle
excédentaire d’interaction des particules du sol. Cette énergie potentielle fait évoluer
le système vers un nouvel état d’équilibre dans lequel les liaisons intermoléculaires
et colloïdales sont plus fortes. À cause du rapprochement des particules, une partie
de l’eau des enveloppes diffuses se transforme en eau libre. Simultanément peut se
produire le processus de fragmentation des particules avec formation de nouveaux
éléments structuraux, avec des énergies superficielles supplémentaires et de
nouvelles liaisons. En cas de déchargement lent du sol, avec stabilisation des
déformations de gonflement sous chaque charge, les liaisons intermoléculaires et
colloïdales renforcées et la charge appliquée à l’éprouvette s’opposent au
gonflement du sol. Pour cette raison, la restauration des doubles couches diffuses se
produit partiellement, ce qui se reflète dans l’amplitude du gonflement du sol. L’effet
résistant des liaisons structurelles et des charges sur le développement du
gonflement du sol conduit à des valeurs différentes des pressions de gonflement du
sol en cas de chargement et de déchargement (figures 132 et 133) (Ben Bouziane et
al., 2003).
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