Terrassements routiers

ISSN 0458-5860 '
BULLETIN DE LIAISON DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES
V: .
TERRASSErTIEflTS ROUTIERS
MINISTÈRE DE L'URBANISME ET DU LOGEMENT - MINISTÈRE DES TRANSPORTS
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
58, boulevard Lefebvre - 75732 PARIS CEDEX 15- Tél. (1) 532.31.79 - Télex LCPARI 200361 F
Bulletin de liaison des LPC (extraits)
1983

Ce dossier regroupe la série d'articles publiés dans cinq numéros du Bulletin de liaison
des Laboratoires des Ponts et Chaussées, du n° 120 (juillet-août 1982) au n° 124
(mars-avril 1982), sur le thème « Terrassements routiers », un article du n° 111 sur l'essai
au bleu de méthylène, ainsi qu'un article du Numéro Spécial « Matériels de travaux
publics ».
Chaque article a conservé la pagination
d'origine.
Bull. n° 120
ju il. -août
1982
Présentation : E. Leflaive
Chaîne mécanisée d'identification rapide des sols
M. Kergoet
La double sonde gamma et le dispositif de forage associé
J.-C. Valeux
Essai granulaire rapide pour sols peu argileux et granulats
Tran Ngoc Lan, R. Barbaras
Pages
25
27
33
40
Bull. n° 121
sept.-oct.
1982
• Application de la Recommandation pour les terrassements routiers sur des
chantiers de faible importance. Constatations.
J.Puig.G. Véron 61
Contrôle de l'exécution des remblais et des couches de forme.
Présentation du quatrième fascicule de la Recommandation pour les terrassements
routiers
M. Schaeffner 77
Synthèse d'une enquête sur les contrôlographes
J.-P. Berthier 88
Bull. n° 122 • La dynaplaque
nov.-déc. J. Benoist, M. Schaeffner 61
1982 • Bilan du contrôle en continu (Q/S-e) des terrassements routiers en Normandie
A. Fèvre, J.-J. Corbin, G. Vigéa 73
• Imperméabilisation des plates-formes de terrassement
D. Puiatti, A.Quibel 82
Bull.n° 123
janv.-févr.
1983
• Classification des craies et conditions de réutilisation en remblai
M. Rat, M. Schaeffner
• Validité de la prévision météorologique pour la conduite de chantier
A. Quibel
• Choix des sources de renseignements météorologiques. Bilan hydrique.
Arrêts de chantier
M. Segouin
65
75
78
Bull. n° 124 • Comportement des sols supports de chaussées à l'appareil triaxial à chargements
mars-avril répétés
1983 J.-L. Paute 101
• Dimensionnement des couches de forme non traitées
R. Bickard, R. Zwingelstein 115
• Traitement des sols à la chaux aérienne et aux ciments. Méthodologie des études
de laboratoire
D. Puiatti, J. Puig, M. Schaeffner 123
Bull. n° 111
janv.-févr.
1981
Utilisation de l'essai au bleu de méthylène en terrassement routier
Tran Ngoc Lan
N° Spécial XII • L'épandeur à pulvérulent à doseur pondéral. Une nouvelle possibilité
juin 1982 de développement de la stabilisation en place
J.-C. Médinger, M. Schaeffner 87
Abstracts
en fin de volume

ERRA TU M — Ce feuillet, rectifié, est à substituer
aux pages 119 - 120 de la partie : Bull. n° 124.
— que pour obtenir une plate-forme à 50 MPa, avec
une couche de forme de 0,60 m d'épaisseur, il faut au
départ un support ayant déjà près de 30 MPa pour la
couche de forme n° 2, alors qu'un support de 10 MPa
suffit pour la couche de forme en grave du Rhin.
3.2. Couche de forme en roche calcaire
Les résultats concernent deux épaisseurs : 0,40 et
0,60 m d'une couche de forme en roche calcaire, de
classe géotechnique D 4, avec :
— dimension des plus gros éléments: 400mm,
— 90 % d'éléments > 100 mm.
Pour chacune de ces deux- épaisseurs de couche de
forme, on a mesuré à six emplacements le module Ev2
du support de la couche de forme, puis le module Ei?2
sur la couche de forme. Les couples de valeurs « Ev2
sur support-Et;2 sur couche de forme » sont
représentés sur la figure 8.
A titre comparatif, figurent également deux courbes
relatives à des couches de forme en grave du Rhin de
0,40 et 0,60 m d'épaisseur; ces deux courbes ont été
établies de la même façon que la courbe de la figure 7.
On note la faible augmentation de module produite
par ces matériaux par rapport à l'effet de la grave du
Rhin, et la dispersion des résultats dans le cas de la
couche de forme de 0,40 m.
4. VARIATION DU COEFFICIENT
DE RESTITUTION DYNAPLAQUE
EN FONCTION DE L'ÉPAISSEUR
DE COUCHE DE FORME EN GRAVE
ALLUVIONNAIRE DU RHIN CLASSE D,
La figure 9 donne les valeurs du coefficient de
restitution dynaplaque mesurées sur différentes
épaisseurs d'une couche de forme en grave du Rhin
(épaisseurs variant de 0 à 1,50 m). Le sol support est
un limon de classe A2h dont le coefficient de
restitution est < 20 %. Le matériau de la couche de
forme est la même grave du Rhin que celle dont les
caractéristiques ont été indiquées plus haut.
Le graphique de la figure 9 montre que le coefficient
de restitution atteint un seuil de l'ordre de 60 % pour
une épaisseur de grave de l'ordre de 1,20 m.
5. RELATION «MODULE-ÉPAISSEUR
DE COUCHE DE FORME ».
COMPARAISON DE RÉSULTATS
EXPÉRIMENTAUX ET THÉORIQUES
La courbe n 1 de la figure 10 est la courbe
expérimentale « Et;2-épaisseur de couche de forme »
en grave du Rhin, décrite plus haut.
Les courbes « os 2, 3 et 4 sont des courbes théoriques
déterminées de la façon suivante :
— domaine de pression 0 à 200 kPa,
— plaque de 0,60 m de diamètre.
Les courbes n os 2 et 3 sont calculées à partir de
l'abaque d'Odemark * avec les hypothèses suivantes :
• module du support de la couche de forme : 3 MPa,
• module de la grave du Rhin :
— 150 MPa dans le cas de la courbe n° 2,
— 300 MPa dans le cas de la courbe n° 3.
La courbe n° 4 est calculée par le programme Alizé 3
avec les hypothèses suivantes :
— module du support de la couche de forme : 3 MPa,
— module de la grave du Rhin : 300 MPa,
— coefficient de Poisson de la grave du Rhin : 0,25.
* Abaque reproduit dans le Bull, liaison Labo. routiers P.
et Ch. Spécial B, 1965, p. 16.
1,50
p i l l i l i I I
Epaisseur de la couche de forme (m)
V
k • +
+ *
1,00
*
* *
+
t
•
Fig. 9.
Courbe « coefficient
de restitution-épaisseur ».
+
+
+
+
+
. + + •
+
0,50
i
+ +
+ + ' X t t
20 30 40 50 60 70
Coefficient de restitution (%)
119

Epaisseur de la couche de forme (m)
1,50
0,60
/ /'
' A
//
il
1/
In'i
F iJ
11
1I
i
7
c r~
1/
i h
7
• i /
i l l
Oi i
i
/
/
/
/ .
/ J 7
! /
i t
< t i
> Mo( iule
-
-
-
•
l 1
15
Fig. 11.
150
EVÎ sur couche de forme (MPa)
Fig. 10.
Courbes expérimentales
« E^-épaisseur de couche de forme»
en "grave du Rhin.
Bien que les abscisses des points des courbes n os 2, 3
et 4 correspondent à des modules « élastiques », elles
ont été positionnées sur le même axe que celui des
modules de déformation Ev2 de la courbe n" 1.
L'expérience montre que le sol support dont
Et>2 = 3 MPa n'a plus d'influence sur la déformabilité
d'une couche de forme en grave du Rhin, lorsque
l'épaisseur de cette couche dépasse 1,60 m (voir
paragraphe 2.1.).
Les courbes théoriques ne traduisent pas cette
constatation expérimentale.
6. ÉVALUATION DE LA PORTANCE
DU SOL SUPPORT
En Alsace, les couches de forme sont le plus souvent
réalisées avec la grave du Rhin. A l'aide de la courbe
de la figure 1, il est possible de dimensionner la
couche de forme au stade de l'étude géotechnique si
on connaît le module Ei; 2 du sol support.
La courbe de tassement enregistrée dans ce
chargement sert à calculer un module de déformation
en faisant le rapport de la pression à la variation
relative de hauteur de l'éprouvette de sol. Ce module
est minoré de 50 % pour tenir compte de l'effet de
paroi *, puis multiplié par un coefficient compris entre
1,5 et 2, ce qui est la fourchette courante des valeurs
Et;
du rapport I = —-— sur des sols cohérents, bien
compactés.
Les points du graphique de la figure 11 résultent
d'essais sur des sols A 2 et A 3.
Chaque point correspond à une teneur en eau pour
laquelle il a été fait un essai CBR et un essai de
chargement décrit ci-dessus. Le coefficient multiplicateur
a été pris égal à 1,7.
Sur le même graphique figure la courbe d'équation
E = 65 CBR citée par Jeuffroy [1] : la similitude
0 6 5
de cette courbe avec le nuage de points incite à utiliser
la relation citée par Jeuffroy pour évaluer le module
Ev2 lorsque le CBR est significatif.
Or, la portance d'un sol n'est facilement appréciée, au
stade de l'étude, que par l'essai CBR (lequel est par
ailleurs inadapté pour les sols grenus).
Pour essayer d'apprécier le module de déformation
Ev2, il a été procédé sur le sol compacté à l'énergie
Proctor normal à un chargement sur toute la surface
du moule CBR, à la pression du premier cycle de
chargement de l'essai de plaque.
* Ce pourcentage ressort d'essais effectués sur des
épaisseurs variables de matériaux dans le moule CBR.
[1] Jeuffroy G., Conception et construction des chaussées,
1967, t. 1, p. 180.
120

TERRASSEfïlEfïïS
ROUTIERS
Présentation
Etienne LEFLAIVE
Chargé d'affaires *
Direction des Programmes et Applications
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
La construction des grands ouvrages routiers des vingt dernières années, au premier
rang desquels figurent bien sûr les autoroutes, a posé en termes nouveaux le problème des
terrassements routiers.
Avant cette période, les tracés neufs étaient peu nombreux et les mouvements de terre
correspondants étaient faibles. Quelle que soit leur influence sur la qualité des ouvrages, les
terrassements intervenaient peu dans le montant des marchés et dans le délai d'exécution. Il
n'en a évidemment plus été de même lorsqu'on a commencé à construire des grandes
déviations et un réseau autoroutier où les terrassements représentaient un tiers des dépenses
et plus de la moitié du temps de réalisation.
Il fallait donc s'organiser pour que cette part du projet et des travaux soit à la hauteur
des autres parties de l'ouvrage du point de vue de l'optimisation technico-économique, de la
maîtrise des coûts et des délais et de la garantie de qualité. Les premiers travaux routiers
comportant des terrasse.nents importants avaient en effet parfois montré des faiblesses de
l'un ou de l'autre de ces points de vue : retards, dépassements de crédits, mauvais comportement
des ouvrages, etc.
Sur le plan technique, la réalisation d'autres types d'ouvrages; les barrages en terre
notamment, avaient déjà apporté à ce moment-là une expérience et des règles de construction
applicables aux remblais routiers. Divers éléments devaient cependant être pris en
compte pour interpréter, adapter et compléter ces bases, parmi lesquels, d'une part, le
caractère linéaire et superficiel des tracés routiers, qui implique de s'adapter sur un projet
donné à une assez grande diversité de matériaux, d'autre part l'évolution au cours de la
période en cause des matériels de compactage, avec notamment le développement des
rouleaux vibrants et, plus généralement, l'extension de la gamme des matériels disponibles.
Les Laboratoires des Ponts et Chaussées ont apporté sous diverses formes leur
contribution à l'effort de maîtrise de la partie terrassement des projets et des chantiers : ils
l'ont fait au stade des projets par leurs interventions dans les reconnaissances et les études,
au stade des spécifications et du contrôle par l'élaboration avec le SETRA de la recommandation
pour les terrassements routiers, et au stade de la recherche, en particulier sur le
compactage, le traitement en place, les géotextiles, les terrassements rocheux, les moyens
d'essai, la gélivité des sols, le rôle de la météorologie, la mise en végétation des talus, etc.
Un autre aspect a été de préciser la notion de couche de forme, pour assurer une bonne
liaison entre la partie terrassement et la partie chaussée, aussi bien au niveau de la conception
et du dimensionnement qu'au stade de l'exécution.
* Précédemment chargé de mission au département de géotechnique du LCPC.

Cet apport, joint à ceux des autres parties prenantes aux projets et aux travaux, a
conduit à des terrassements routiers moins aléatoires et de meilleure qualité, sans conduire
pour autant à une escalade des coûts. Divers éléments de cet apport ont d'ailleurs été mis à
profit en France par d'autres maîtres d'ouvrages et ont fait école à l'étranger où leur mise en
application se développe.
A la suite de cette action et au cours des dernières années, on a suivi et développé
l'application des méthodes qui venaient d'être adoptées, pendant que certaines recherches se
poursuivaient.
Un certain nombre de résultats ainsi acquis vont être présentés dans les numéros 120
à 124 du Bulletin de liaison, dans le cadre d'une série thématique consacrée aux terrassements
routiers. Ces articles constituent une réflexion sur le travail des années antérieures
dans ce domaine et un prolongement de ce travail sur certains aspects techniques.
La première série d'articles, dans le présent numéro, intéresse plus particulièrement
les laboratoires puisqu'elle porte sur les moyens d'essai ; la deuxième aura trait à l'application
de la recommandation pour les terrassements routiers ; la troisième série sera consacrée
aux questions de plate-forme ; la quatrième traitera de la mise en œuvre et de la météorologie
; la cinquième, enfin, aura pour objet les sols, traités ou non traités, en tant que support
de chaussée.
L'essentiel de ces articles est issu des exposés préparés pour les journées d'information
inter-laboratoires sur les terrassements, qui se sont déroulées à Toulouse en mars 1981.

TERRRSSEtTlÊnTS
ROUTIERS
Chaîne mécanisée
d'identification rapide des sols
Michel KERGOET
Ingénieur
Laboratoire régional de l'Est parisien (Melun)
RÉSUMÉ
L'identification des sols de terrassement est
actuellement souvent trop longue pour permettre
d'agir avec toute l'efficacité voulue lors
des contrôles de chantier.
L'article décrit une méthode et un matériel
d'identification rapide des sols mis au point par
le Laboratoire régional de l'Est parisien (Melun).
Les expérimentations ont mis en évidence la
bonne correspondance avec les essais effectués
suivant les méthodes opératoires classiques.
La méthode proposée est donc fiableet permet
d'identifier un sol de terrassement à partir des
critères granulométriques et des résultats de
l'essai au bleu de méthylène dans un délai
inférieur à deux heures, ce qui répond au souci
d'efficacité souhaité.
MOTS CLÉS : 42 - Sol • Essai - Chantier -
Terrassement - Équipement - Méthode d'essai -
Rapide - Mécanisation - Mesure - Granulométrie
(granularité) - Teneur • Argile/essai au bleu de
méthylène.
Le contrôle des chantiers de terrassement implique souvent que
le délai de réponse des essais d'identification des sols soit assez
court. Cela est d'autant plus vrai que les cadences de mises en
œuvre sont élevées, que les sols sont hétérogènes et que l'identification
se fait à l'avancement.
Dans le cas du contrôle en continu (méthode Q/S) proposée
par la Recommandation pour les terrassements routiers
(RTR), les éléments d'identification à connaître sont le diamètre
maximal D, le refus à 2 mm, le passant à 80 microns et
l'indice de plasticité ou l'équivalent de sable.
Les méthodes traditionnelles de mesure de ces paramètres conduisent
alors souvent à des délais excessifs, surtout compte
tenu du temps de préparation des matériaux.
L'introduction de l'essai au bleu de méthylène [1, 2], en substitution
des essais de limites d'Atterberg et d'équivalent de sable,
apporte une simplification déjà importante : l'essai est en effet
simple et rapide et permet de définir une échelle unique
d'« argilosité » des matériaux.
27
Bull, liaison Labo P. et Ch. -120 - juillet-août 1982 - Réf. 2644

Fig. 1. — L'appareil.
Dans cette optique, la classification RTR d'un sol ne
nécessitera plus que la connaissance de la valeur de bleu
et de la granulometrie, ce qui peut être obtenu dans un
délai très court pour certains types de matériaux (sables
ou graves peu pollués par exemple D,, D 2, certains Bi,
ou B3).
La majorité des matériaux de terrassement est cependant
constituée de sols hétérogènes, chargés de fines plus ou
moins argileuses, pour lesquels le délai de réponse des
essais est très fortement influencé par le temps de préparation
des échantillons.
Dans ces conditions, il devenait impératif de concevoir
une chaîne mécanisée d'identification des sols permettant
de réduire au maximum le délai d'obtention des
résultats. Cette étude a été menée au Laboratoire régional
de l'Est parisien (Melun) et a abouti à la réalisation
d'un prototype et d'une méthode opératoire.
CONCEPTION, REALISATION, METHODE
OPERATOIRE
Principe
i L'idée de base consiste à associer dans une même préparation
les essais de granulometrie et de bleu de méthylène
et à réaliser les essais sur le bain de sol obtenu (les délais
de réponse des essais classiques sont en effet souvent
allongés par la nécessité de travailler sur une pâte).
Pour réaliser cette mise en suspension dans un temps
assez court, il est nécessaire de recourir à une agitation
mécanique permettant un lavage efficace des particules
sableuses ou graveleuses et des cailloux et une bonne dispersion
des éléments fins.
Différentes conceptions d'appareillage pouvaient être
envisagées. L'idée finalement retenue a été celle d'adapter
certains organes essentiels d'une machine à laver le
linge en conservant son principe de lavage (mise en accélération
de l'eau dans l'espace annulaire entre le tambour
et la cuve avec création de turbulences par les
alvéoles du tambour ; temporisation entre chaque cycle
de rotation permettant de rompre la monotonie des contacts
et frottements entre éléments et facilitant ainsi un
« débourbage »* complémentaire à chaque nouveau
cycle). Cette solution a également été guidée par le souci
de réduire le coût et la difficulté de réalisation de l'appareil
en utilisant des éléments disponibles sur le marché et
de grande diffusion.
Prototype réalisé - Description
L'appareil (fig. 1) se compose de deux ensembles principaux
montés sur un bâti en cornières métalliques.
Le premier ensemble a une fonction de débourbeur. Il
est constitué d'un tambour de machine à laver et d'une
cuve en inox. On associe à cet ensemble le moteur et les
organes d'entraînement ainsi que divers accessoires
(commande électrique, jets de lavage, compteur d'eau,
goulotte de chargement, etc.) L'ensemble a été conçu
de façon à permettre un montage et un démontage
rapides du tambour et un nettoyage facile après essai.
Les pièces pouvant subir une usure sont facilement
interchangeables et disponibles dans le commerce à faible
coût (tambour, systèmes d'entraînement et étanchéité).
Le deuxième ensemble a une fonction de réception et
de traitement du bain de sol obtenu. Il est constitué
essentiellement :
— d'une goulotte et d'un bac de réception,
— de tamis (2 et 20 mm),
— d'un agitateur manuel et d'un système « brisevagues
» pour la mesure rapide de la teneur en fines.
Méthode opératoire
Les phases essentielles sont les suivantes :
Echantillons soumis aux essais
D s'agira généralement de sols graveleux de classe B4,
B5, B6, ou de mélanges de sols fins et de cailloux de
classes C,, C 2 ou C 3, pour lesquels l'utilisation de cet
* Action consistant à déliter les argiles contenues dans le
matériau et à les mettre en suspension dans l'eau.
28

À
T
appareillage est plus particulièrement intéressante. On
prélèvera une masse humide de 10 à 12 kg de matériau
dont on éliminera manuellement les plus gros éléments
(supérieurs à 100mm par exemple) ; une partie représentative
servira à la détermination de la teneur en eau.
Cette mesure sera faite de préférence au moyen d'un
four à micro-ondes de façon à réduire le délai de
réponse de l'essai.
Préparation de l'échantillon et essais
Après chargement du sol dans l'appareil (fig. 2) et remplissage
partiel de la cuve avec environ 12 litres d'eau
(chaude de préférence), l'ensemble est mis en rotation
pendant 20 min effectives.
Fig. 4. — Rinçage sur la goulotte.
Fig. 5.
Rinçage de la cuve.
Fig. 2. — Chargement du matériau.
Dans la plupart des cas, le matériau est alors correctement
débourbé et peut être déversé au moyen d'une
goulotte et tamisé sans difficulté sur deux grilles de 20
et 2 mm (fig. 3 à 6).
Sur le bain de sol récupéré dans le bac (fraction
< 2 mm) est alors effectuée la détermination du passant

TT
Fig. 7.
Agitation du bain.
Fig. 10. — Agitation avec le bêcher à la main
pour prélèvement liquide.
Fig. 11.
Essai au bleu
sur le prélèvement
liquide.
Fig. 8. — Mise en place d'un système « brise-vagues » destiné
à parfaire la lecture du densimètre.
à 80 microns par méthode densimétrique et la mesure
de la valeur de bleu sur un prélèvement liquide (fig. 7
à 11).
RESULTATS, VALIDITE DE LA METHODE
Les résultats des essais réalisés avec la chaîne d'identification
rapide des sols, ont été comparés à ceux issus des
méthodes de préparation et de mesure classiques.
Fig. 9. — Détermination du passant à 80 /ira par lecture sur
le densimètre 30 à 35 secondes après agitation.
Analyse granulométrique
Les écarts observés sont faibles ; les teneurs en fines
diffèrent en effet au maximum de 5 à 6 points en valeur
absolue, cela pour des sols très chargés en fines et dont
le mortier pouvait être très plastique. Ces résultats sont
satisfaisants, si l'on considère :
— que la dispersion due au quartage des matériaux est
du même ordre que l'écart maximal observé ;
— que la précision de la mesure est suffisante pour
l'exploitation qui en est faite en terrassements.
30

Lavage traditionnel.
Fig. 12. — Argile à meulière.
Lavage machine.
L'efficacité du lavage est illustrée par des vues rapprochées
d'éléments de meulière après essai (fig. 12).
Il faut cependant noter que la méthode ne peut s'appliquer
aux matériaux issus de roches très tendres pour
lesquelles le mode de préparation peut conduire à une
évolution granulométrique importante.
Mesure rapide de la teneur en fines
Après délitage dans le tambour de l'appareil, le sol est
facilement tamisé à 2 mm. Le bain de sol récupéré
représente alors un volume d'environ 30 litres, dont le
tamisage à 80 microns nécessiterait une manutention
complémentaire relativement longue que l'on peut éviter
en déterminant la teneur en fines par lecture au densimètre,
directement dans le bac de réception. On
obtient en effet une quasi-identité entre la mesure de la
teneur en fines par tamisage et la mesure au densimètre,
si l'on observe des conditions opératoires précises
(agitation, délai de lecture, etc.). La corrélation obtenue
sur une quinzaine de sols de teneur en fines comprise
entre 10 et 50 % est excellente (fig. 13).
(%)
50
40
20
o
lu bain de s
déterminé
aditionnel c
;ant 80 jum
tamisage tri
Pass
par
- 1
«
y m
Y
= 1,027 x --0,05
Ce
>ef. de corre ïlation
R = 0,9S 6
Mesure de la valeur de bleu du sol
La mesure de la valeur de bleu s'effectue sur prélèvement
liquide (fig. 10 et 11).
Reproductibilité de la mesure
Afin de s'assurer de la reproductibilité de la méthode,
pour chaque essai trois mesures de valeur de bleu ont
été faites sur trois prélèvements liquides successifs du
bain de sol. Les valeurs de bleu obtenues (sur le passant
à 2 mm) diffèrent au plus de 4 % par rapport à leur
moyenne. Ces écarts, sont tout à fait acceptables
puisqu'ils sont inférieurs à la précision relative annoncée
dans le projet de mode opératoire de l'essai au bleu.
Comparaison de la valeur de bleu sur prélèvement
liquide à la valeur de bleu de référence (mode opératoire)
0 10 20 30 40 (%)
Passant 80 jum déterminé par lecture
du densimètre à 35 secondes
Fig. 13.
La valeur de bleu moyenne obtenue sur prélèvement
liquide (et ramenée au sol total O/D) a été comparée
pour une dizaine de sols à la valeur théorique de référence
obtenue en appliquant le mode opératoire classique
au bain de sol, c'est-à-dire après décantation,
siphonnage, séchage partiel (état pâteux), malaxage,
quartage pour prise d'essai).
L'exploitation de ces résultats montre une excellente
corrélation linéaire entre ces deux modes de détermination
de la valeur de bleu (fig. 14). Compte tenu de la
précision de l'essai au bleu lui-même, les résultats
n'apparaissent pas significativement différents.
CONCLUSIONS
L'objectif fixé de mettre au point une méthode et un
matériel d'identification rapide des sols de terrassement
est à notre avis atteint avec l'appareillage et le processus
opératoire succinctement décrits dans cet article.
31

1,5
1 »-
r de bleu sur
ment liquide
Valeui
prélève
Fig. 14.
• /
En effet :
— La méthode proposée permet d'identifier un sol de
terrassement dans un délai total estimé de 1 h 30 à
2 heures au maximum, ce qui répond au souci d'efficacité
des contrôles en continu (e, Q/S).
— Le matériel apparaît bien adapté à ses diverses fonctions
; il est de conception simple et robuste et d'un
prix de revient acceptable (= 10 à 15 kF, valeur 1981).
Sa réalisation et sa diffusion seront assurées par le Centre
d'études et de construction de prototypes (CECP)
d'Angers.
y» • Y = 0,96 x H
r" 0,03
Coef. de corr élation
R = 0,9<
• /
>
0 0,5 1 1,5
Valeur de bleu sur décantation
et préparation classique
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] L'essai au bleu de méthylène, Avant-projet de mode
opératoire, oct. 1979, Dépt. de géotech., LCPC.
[2] Utilisation de l'essai au bleu de méthylène en terrassement
routier, Bull, liaison Labo. P. et C, 111,
janv.-févr. 1981, p. 5-16.
32

TERRASSEfflEnTS
ROUTIERS
La double sonde gamma
et le dispositif de forage associé
Jean-Claude VALEUX
Assistant
Centre d'expérimentations routières de Rouen
RÉSUMÉ
La double sonde gamma est un appareil permettant
de mesurer par transmission gamma la
densité à différentes profondeurs dans la
plupart des matériaux mis en œuvre en génie
civil.
La mesure est peu destructive et précise ; elle
est réalisée automatiquement par pas de 2,5 ou
10 cm et enregistrée sur imprimante ou minicassette
avec «identification des profils de
mesure.
La profondeur d'action de la double sonde est
théoriquement illimitée et l'on peut connaître
la distribution des densités humides d'une ou de
plusieurs couches de matériaux suivant un
axe vertical.
Particulièrement intéressant pour apprécier
ou tester l'efficacité des procédés de mise en
œuvre et des engins de compactage, cet appareil
de mesure permet également de détecter la
présence de vides ou de ségrégation dans les
matériaux, de contrôler a posteriori l'épaisseur
des différentes couches mises en œuvre, de
suivre dans le temps l'évolution des densités
d'un remblai, de suivre les mouvements d'eau
dans les sols.
L'article rappelle le principe de fonctionnement
de la double sonde et donne la description du
matériel et de son dispositif de forage associé.
Le bilan des différentes interventions réalisées
sur chantier par l'équipe spécialisée du Centre
d'expérimentations routières de Rouen permet
de donner des exemples concrets d'utilisation
de l'appareil.
MOTS CLÉS : 30 - Densité - Appareil de mesure
à radioélément - Rayon gamma - Matériau -
Contrôle - Chantier - Compactage - Remblai -
Épaisseur - Couche - Forage (processus) -
Équipement.
L'utilisation, en France, des doubles sondes gamma dans le
génie civil date de 1966. Mais c'est surtout à partir des années
70 [1] que ce matériel a subi un développement important,
dans le cadre de la recherche conduite dans le domaine du
compactage. On peut d'ailleurs affirmer que c'est grâce à cet
appareil que les progrès les plus significatifs ont pu être accomplis
en ce domaine [3].
Le perfectionnement et l'essor de l'appareillage « double
sonde » résultent d'un travail d'équipe entrepris sous la conduite
du LCPC et associant les sections des radioisotopes de
Rouen et d'Angers, le Centre d'expérimentations routières
(CER) et le Centre d'études et de construction de prototypes
(CECP) de Rouen.
Les applications de ce matériel sont multiples ; on peut citer
notamment :
— la recherche des mouvements d'eau dans les sols (profil
hydrique à y = Cte,
— l'étude de l'évolution dans le temps d'un remblai
d'ouvrage,
— les planches d'essai de compactage sur chantier,
— le contrôle du compactage a posteriori,
— la détermination de l'influence du mode d'extraction sur la
qualité du compactage,
— la détermination de l'influence de l'épaisseur mise en
œuvre,
— l'étude de la compatibilité de matériaux non classés dans la
recommandation pour les terrassements routiers (RTR) [4],
— le contrôle du remblaiement des tranchées.
33
Bull, liaison Labo P. et Ch. -120 - juillet-août 1982 - Réf. 2727

Couche de matériau à ausculter
^Volume de matériau y,
concerné par une
•/>:..'o
_ 100 j _
_
100 + 1,11 W X d (A InC + B) + M'
étal
d
étal
in situ
étai
M' in situ
Source Q\. Compteur
« d = 40 cm • 'fc ' •
«- : ' * ' '
v.'ö.'vV
•.•^.'-"'/.•o '•'•• Q
\•'•'•B.'\
. '0.\'
^.•.•:^..-.a-
1 2 3 4
1 Correction de teneur en eau
2 Épaisseur de matériau traversée lors de la mesure (d. . )
in situ
3 Caractéristiques d'étalonnage
4 Correction de distance
5 Correction de nature chimique
\\\\\\\\\\\\\\\\V
"\ Fond de forme
w w x w w w w v
Fig. 1. — Schéma de principe d'une mesure à la double sonde.
Actuellement, quatre laboratoires sont équipés d'une
double sonde, il s'agit de trois laboratoires des Ponts et
Chaussées (Nancy, Saint-Brieuc, Toulouse) et d'un laboratoire
de constructeur d'engins de compactage. En
outre, le CER dispose d'une équipe pouvant intervenir à
la demande sur tous les chantiers tant en France qu'à
l'étranger.
Densité
Points de mesure
de la double sonde gamma
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA
DOUBLE SONDE
Principe de la mesure (fig. 1)
La mesure est fondée sur l'absorption d'un flux de
photons gamma émis par une source radioactive
(Césium 137) en direction d'un compteur de particules
(Geiger Millier) placé à une distance d'environ 40 cm
de cette source. L'absorption du rayonnement dû au
matériau traversé (représenté par une tranche A Z de
matériau situé à la cote Z par rapport à la surface) est
directement liée à la masse volumique humide du
matériau. Dans ces conditions, la densité sèche y d est
donnée par la relation de la figure 1.
On peut donc, en faisant varier la profondeur de la
mesure Z (Z,, Z 2, Z 3, etc.) (fig. 2), connaître la distribution
de la densité au sein d'une couche de matériau.
Le volume de matériau intéressé par la mesure est le suivant
(fig. 3) :
— 100 % des comptages pour une tranche de matériau
située à la cote Z ± 8 cm,
— 95 % des comptages pour une tranche de matériau
située à la cote Z ± 5 cm,
— 50 % des comptages pour une tranche de matériau
située à la cote Z ± 1,2 cm.
Cela a pour conséquence que les mesures effectuées
entre la partie supérieure et la cote Z = 8 cm sont
influencées par l'air et la plaque d'embase de la double
sonde.
La précision de la mesure [2] de la densité est de 1 %
pour des épaisseurs de matériau de l'ordre de 50 cm.
Une étude récente a par ailleurs montré que
le gradient A y/A Z est connu avec la même précision
que celle résultant de l'utilisation du « banc
gamma ».
Profondeur
Fond de forme
Densité moyenne
Fig. 2 — Résultats obtenus au moyen d'une double sonde :
distribution de la densité au sein d'une couche de matériau.
nT.
^
Pourcentage de comptage
23 %
12
5,3
,2,5 2
tri
-6-5-4-3- 2- 1 0 1 2 3 4 5 6
Répartition des couches
élémentaires par cm
Fig. 3 — Influence sur le comptage total des tranches
élémentaires de matériaux en fonction de leur éloignement
de l'axe source-capteur.
34

Pour des profondeurs plus importantes et lorsque les
réservations sont réalisées par perçage, l'erreur provenant
de la mesure de la distance source-capteur est plus
importante et augmente l'erreur sur la densité. Ce dernier
point limite actuellement l'utilisation de la double
sonde à 2 m environ. L'effort de recherche entrepris à ce
sujet (sonde de mesure de distance) devrait permettre
d'atteindre des profondeurs plus grandes.
DESCRIPTION D E L A DOUBLE
(«g. 4)
SONDE
Un bâti roulant (1) permet, par l'intermédiaire d'un plateau
de centrage (2), d'amener à la verticale des deux
réservations tubées (3) la tige porte-source (4) et la tige
porte-compteur (5). Celles-ci se déplacent grâce à un dispositif
électro-mécanique de descente (6). La télécommande
à asservissement électronique et le dispositif de
comptage sont situés dans le coffret (7). Une imprimante
(8) (ou une minicassette) permet de relever automatiquement
l'identification du profil de mesure, les comptages,
le temps de comptage et la cote Z, à laquelle est effectuée
la mesure de densité. L'alimentation est asurée par une
batterie de 12 volts (9).
Fig. 4 . — Double sonde.
L'auscultation d'un profil de mesure s'effectue automatiquement
par pas réglable affiché par l'opérateur (2-5
ou 10 cm). La profondeur d'action n'est pas limitée ;
au-delà d'un mètre de profondeur, il suffit d'ajouter des
allonges aux tiges porte-source et porte-compteur.
DISPOSITIF D E PERÇAGE
Les réservations sont le plus souvent constituées par
deux tubes en PVC de 33 mm de diamètre intérieur à
40 mm de diamètre extérieur sensiblement parallèles et dont
les axes, situés à 44 cm de distance (cf. fig. 1) permettent
l'auscultation, pour une cote donnée, de 40 cm de matériau.
Pour une profondeur inférieure à 50 cm, le perçage
et la mise en place des tubes sont effectués manuellement.
Pour des profondeurs plus importantes, une machine de
perçage et de tubage à l'avancement a été réalisée par le
CECP de Rouen (fig. 5). Elle permet de percer des trous
de 40 mm de diamètre et de tuber ces trous à l'avancement
avec des tubes PVC (matériau non conducteur,
léger, facile à usiner). L'air comprimé pour la rotation et
la frappe du marteau pneumatique est fourni par un
compresseur d'un débit de 10 mVmin (compresseur sur
chantier ou location).
Par translation de la glissière de guidage (1), il est possible
d'effectuer trois perçages et tubages le plus parallèlement
possible. Les commandes hydrauliques (2) permettent
d'actionner le marteau pneumatique (3) et d'en contrôler
l'enfoncement par l'intermédiaire d'un vérin à
double effet. Le relevage de la tige porte-outil, après
désaccouplage du taillant (4), peut être soit automatique,
soit manuel, si l'effort demandé est trop important. Une
entretoise (5) disposée entre le marteau et le tube PVC
(6) permet de pousser ce dernier au fur et à mesure de la
pénétration de l'outil (les débris de matériau sont évacués
entre le tube PVC et la tige porte-outil).
Actuellement, une profondeur de 2 m peut être atteinte
quels que soient les matériaux rencontrés ; une profon-
Fig. 5. — Dispositif de perçage.
deur de 5 m est possible, mais elle nécessite un changement
de tige porte-outil et un temps de perçage plus élevé
suivant les matériaux. Cette machine permet de mettre
en place dans de bonnes conditions, tant au plan technique
qu'au plan économique, les réservations pour les
mesures de densité double sonde gamma dans le
domaine des terrassements.
35

BILAN DES INTERVENTIONS « DOUBLE SONDE
GAMMA »
Jusqu'à présent, 55 interventions ont été effectuées en
France et à l'étranger à la demande de maîtres d'oeuvres
ou des LPC, par l'équipe spécialisée du CER de Rouen
(fig. 6) ; soit une moyenne de 7 interventions par an avec
une pointe de 17 interventions en 1981.
Fig. 7 — Compactage de la tranchée au petit rouleau vibrant
(chantier GDF).
STRUCTURE DE LA CHAUSSÉE
Fig. 6. — Fourgon d'intervention et remorque de perçage.
Tout-venant
sableux ou argileux
Mâchefer ou
tout-venant d'apport
Couche C
Couche B
15 cm
_.L
70 cm
Pour mémoire, on peut citer les chantiers suivants :
autoroute A34, Al, A36, C27, A10, A37, A42 -
Contournement de Toul - Traversée ouest de Dunkerque
- Sortie sud de Carcassonne - Rocade nord de Mulhouse -
Entrée nord de Mâcon - Déviation est de Saint-Brjeuc -
Desserte ouest de Cherbourg - Desserte aéroport de
Marignane - Boulevard périphérique de Caen - Voie
express Morlaix-Saint-Brieuc - Extension sud aéroport
de Nice - Chantier expérimental d'Aouze (Vosges) -
Chantier TGV - Barrage de Soulcem (Pyrénées) - Métro
de Lille - Terre-plein à conteneurs en zone portuaire -
Remblais de tranchées - Compactage de matériaux secs
au Niger.
Pour préciser certains domaines d'emploi et montrer
l'intérêt de la double sonde gamma, quelques exemples
concrets d'utilisation sur chantier sont présentés dans ce
qui suit, ainsi que les renseignements recueillis à
l'analyse des mesures.
CONTRÔLE DU REMBLAIEMENT D'UNE TRAN­
CHÉE (chantier GDF)
Dans ce cas, il s'agissait de vérifier si les exigences de
compactage (densités) avaient été atteintes et si les conditions
de mise en œuvre des couches (épaisseur) avaient
été respectées. Ces paramètres n'étaient pas contrôlés
durant l'exécution du chantier.
Les figures 7 et 8 présentent d'une part une vue du chantier,
d'autre part la coupe théorique de la tranchée après remblaiement.
S'agissant d'une tranchée réalisée sous une piste cyclable
et ne devant supporter de ce fait que des charges légères,
la qualité du compactage des différentes couches avait été
fixée comme suit :
— couches A et B : qualité q4, dite « remblai»,
— couche C : qualité q3, dite « couche de forme ».
Entourage de la
canalisation en sablón
Couche A 250
70 cm >J
Fig. 8. — Structure de la chaussée.
Des petits matériels de compactage ont été utilisés :
— rouleaux vibrants (pv 1),
— plaque vibrante (pq 1),
— pilonneuse (pn 3 et pn 2),
— marteau hydraulique.
La figure 9 présente les résultats obtenus dans l'un des
forages de contrôle de ce chantier.
Sur l'ensemble des vingt profils de mesure à la double
sonde gamma, l'étude a permis de conclure que :
— la qualité moyenne du compactage sur le chantier
était insuffisante,
— les épaisseurs des couches de matériaux de remblai
étaient trop fortes, compte tenu des matériels utilisés
pour le compactage (ou du nombre des passes effectuées),
— néanmoins, dans certaines zones les couples « matériel
de compactage - épaisseur des couches à compacter
» étaient satisfaisants.
L'étude a ainsi démontré l'utilité des contrôles pendant
l'exécution de tels chantiers (contrôles des épaisseurs, du
matériel de compactage et du nombre de passes).
36

CONTROLE SUR 2 m DES DENSITÉS EN PLACE
DE MATÉRIAUX CONSTITUANT UN BARRAGE
(chantier EDF)
Sur ce chantier, il s'agissait de contrôler a posteriori si les
conditions de compactage (épaisseur, nombre de passes,
qualité) retenues lors des planches d'essais avaient été
respectées (fig. 10 et 11).
Les matériaux constitués d'une grave schisteuse 0/80
(matériau A) et d'une grave schisteuse 0/160 (matériau
B) seraient classés en Q dans la classification RTR [4].
Ils ont été mis en œuvre au tombereau et au bouteur par
couche de 0,40 m d'épaisseur et compactés par des rouleaux
vibrants de type V 4 (RTR) à raison de 8 passes par
couche, soit un Q/S de 0,05 (compactage intense). La
figure 11 présente un exemple de résultats de mesure sur
ce chantier.
(g/cm ]
OBSERVATIONS
3
MATÉRIAU A
— Epaisseurs ^ 35 cm ± 5 cm
— Gradient positif sur les 10 à 15 cm supérieurs
et négatif dans la partie inférieure de chaque couche
7n maxi 7n r = 0,10
~7h moyen double sonde 7 sur 2 m = 2,276
MATÉRIAU B
Épaisseurs plus dispersées ^30 cm ±10 cm
(difficultés de réglage plus importantes)
Gradients de densité plus élevés que sur A
^h maxi ^h mini =0,14
-
7n moyen double sonde 7 sur 2 m = 2,313
Double sonde y sur 2 n
Fig. 11.
Résultats de mesure
à la double sonde
(chantier EDF).
Fig. 10 — Compactage de la grave schisteuse
(chantier EDF).
L'étude a conduit dans ce cas à la conclusion que les
conditions de compactage retenues (matériel, épaisseur
des couches, nombre de passes) étaient bien adaptées et
permettaient d'obtenir une qualité correcte.
37

PLANCHES D'ESSAI DE COMPACTAGE DE
CRAIES (chantier SNCF-TGV)
1,2 1,3 1,4 1,5
Ces planches d'essai ont été réalisées pour préciser, au
moyen de la double sonde, les règles d'emploi des rouleaux
vibrants : nombre de passes en fonction de la
nature de la craie, de son mode d'extraction (granulometrie
mise en œuvre) et de l'épaisseur des couches
(fig. 12).
Visse—*»
Densité moyenne DS y
sur 80 cm (16 passes)
Fig. 12. — Compactage et mise en œuvre de la craie.
Fig. 14 — Variations de yd avec la profondeur
pour différentes épaisseurs de couches
(mêmes conditions de compactage que pour la fig. 13).
Dans les conditions de teneur en eau et d'extraction :
— les gradients de densité sont importants (même avec
un compacteur de type V4) ;
— l'évolution de y& en fonction du nombre de passes est
faible.
b) Influence de l'épaisseur (fig. 14)
Les matériaux traités étaient des craies très évolutives
— Pour les 50 premiers centimètres, la forme des courbes
y = f (Z) est sensiblement conservée lorsque l'épais­
classées CRd et de teneur en eau comprise entre 18 et
25 %. Ces craies ont été extraites à la pelle hydraulique,
seur varie de 60 à 80 cm, ce qui se traduit par une densité
mises en œuvre au tombereau et au bouteur et compactées
au moyen de compacteurs de type V2b - V3b - V4a -
moyenne décroissante avec l'épaisseur (la partie de la
couche comprise entre 60 et 80 cm, peu compactée dans
V4b ou P2.
le cas de l'épaisseur de 80 cm, n'intervient pas pour
l'épaisseur de 60 cm).
L'étude a conduit aux conclusions suivantes :
— Les valeurs absolues obtenues à la partie inférieure
d'une couche de 60 cm sont encore faibles lorsque le
a) Comportement général de la craie au compactage compactage est effectué au moyen d'un compacteur
(fig. 13)
— Une mise en œuvre par couche de 30 à 40 cm semble
souhaitable.
c) Influence du mode d'extraction (fig. 15)
— L'influence du mode d'extraction est très nette.
— L'effet de la granulométrie sur l'aptitude au compactage
de la craie est très important.
Fig. 13 — Variations de Y d
avec la profondeur après Fig. 15 — Variations de Y d
avec la profondeur : influence du
compactage à la monobille (Ml/L = 46 kg/cm ; type Vj : mode d'extraction du matériau (compactage par monobille,
matériau 0/300 ; Y d
initial = 1,52 ; w initial = 23 %) ' Ml/L = 38 kg/cm ; type V, b
).
38

CONCLUSIONS
La double sonde gamma répond à de nombreux problèmes
que se posent les ingénieurs de génie civil, aussi bien
au niveau de la recherche appliquée qu'au niveau du
chantier. La connaissance de la densité et de sa distribution
à tous les niveaux permet d'accéder directement à
celle de l'efficacité du matériel et de la qualité du travail
réalisé.
L'effort important de mise au point entrepris ces dernières
années pour connaître et améliorer la précision des mesures
et élaborer une méthodologie d'emploi, permet à présent aux
laboratoires des Pont et Chaussées de disposer d'un matériel
de contrôle fiable et précis. La qualité des résultats obtenus et
les renseignements fournis par cet appareil sur différents cas
de chantier suffisent à eux seuls pour que l'on puisse en
recommander l'utilisation.
RÉFÉRENCES
BIBLIOGRAPHIQUES
[1] GABILLY Y., CHAIGNE P., GAUDICHEAU A., Utilisation
d'un prototype de double sonde gamma à un problème
particulier de génie civil, Bull. Liaison Labo. P. et Ch.
Spéc. P, Radioisotopes II, oct. 1970, p. 21 à 34.
[2] MOREL G., FRANCESCHINA R., QUIBEL A., CHAIGNE P.,
Compactage, Utilisation des gammadensimètres R et de
la double sonde gamma, Précision des mesures, validité
des interprétations, Bull. Liaison Labo. P et Ch., 72,
juill.-août 1974, p. 167 à 176.
[3] MORELG., FRANCESCHINA R., SCHAEFFNER M., Double
sonde gamma, Coll. inter. sur le compactage, avr. 1980,
vol. 11, ENPC, LCPC.
[4] SETRA, LCPC, Recommandation pour les terrassements
routiers (fasc. 1, 2, 3, 1976 - fasc. 4, 1981).
39

TERRASSEiïlEflTS
ROUTIERS
"rè--VUS-''
Essai granulaire rapide
pour sols peu argileux et granulats
TRAN NGOC LAN
Ingénieur
Roberte BARBARAS
Technicienne
Section de minéralogie et pétrographie appliquées
Division Gèotechnique
Géologie de l'ingénieur - Mécanique des roches
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
RÉSUMÉ
L'essai granulaire décrit dans cet article est
une tentative de simplification de l'essai
classique par tamisage. Il ne retient en effet de
ce dernier que le tamisage de la fraction grossière
(>0,5mm) (opération relativement aisée).
La suite de l'essai comporte :
- une méthode modifiée de sédimentation avec
l'emploi d'un densimètre en matière plastique
sensible et incassable,
— des opérations de jaugeage permettant de
déterminer les masses sèches des divers refus de
la fraction grossière.
On évite ainsi le tamisage laborieux des fines
ainsi que les séchages et les pesées.
Le matériel nécessaire pour cet essai est relativement
rudimentaire et peu coûteux car il ne
fait pas appel à des techniques élaborées de
physique et d'électronique. Le courant électrique
n'est pas nécessaire.
Cet essai est particulièrement utile dans le cas
où l'on ne dispose pas d'installation comportant
courant, étuve, balance : cas de certains
chantiers hors métropole, et quand un très
court temps de réponse est indispensable : cas
du contrôle en centrale, en carrière ou en
chantier.
MOTS CLÉS : 42 - Essai -Sol- Rapide • Mesure -
Granulometrie (granulante) - Tamisage - Sous
l'eau - Gros (mater.)/densimètre - Sédimentation
(essai).
La granulante des matériaux routiers (granulats et sols...) constitue
la première des spécifications à respecter en matière de
fourniture des granulats et de réemploi des sols en remblais et
en couches de forme.
Il en résulte un très grand volume d'analyses granulaires dans
les laboratoires; celles-ci, telles qu'elles sont effectuées actuellement,
sont relativement laborieuses. Par ailleurs, certaines
situations comme celles du contrôle en carrière, en centrale ou
en chantier s'accommodent mal de leur long délai de réponse.
La méthode qui va être décrite, constitue une tentative d'amélioration
de cet état de choses à l'aide d'un matériel simple et
relativement peu coûteux.
GENERALITES SUR LE PRINCIPE DE CETTE
METHODE
Rappelons que l'essai granulaire classique par tamisage comporte
les opérations suivantes :
— séparer, par tamisage sous eau, la prise d'essai en coupures
granulaires (< 80 /un, 80 /rni/0,5 mm, 0,5/2 mm);
— sécher et peser les refus aux divers tamis et calculs.
Le tamisage est relativement facile pour les dimensions supérieures
à 0,5 mm ; il devient très malaisé à 80 fim et quasiimpraticable
vers 20 /im.
40
Bull, liaison Labo P. et Ch. -120 - juillet-août 1982 - Réf. 2730

Le séchage et les pesées sont longs. Ils font appel à des
matériels divers et encombrants, en général répartis en
plusieurs postes, occasionnant allées et venues.
L'essai proposé consiste :
— à maintenir le tamisage pour les plus gros éléments
(> 0,5 mm) et à lui substituer une méthode modifiée de
sédimentation, plus adaptée, pour les 80/im et inférieurs
;
— à éviter séchage et pesée en utilisant une méthode de
jaugeage dans l'eau. Celle-ci associe les principes du picnomètre
à eau et de la poussée d'Archimède, et dont la
mise en œuvre a été décrite par Haas [1].
L'ensemble de ces opérations s'effectue au même poste
avec un seul matériel, relativement rustique. Le délai de
réponse est notablement raccourci du fait de l'absence
du séchage.
D'une façon générale, on peut remarquer que cet essai
tranche avec les procédés physiques récents (Laser,
comptage électrique, etc.) ; en effet, les fines échappent à
beaucoup d'entre eux. Ainsi l'optique géométrique que
l'on commence à exploiter pour l'identification granulaire
des gros éléments (> 1 mm) (granulomètre à nappe
Laser LPC) ne s'applique pratiquement pas aux fines;
l'optique physique (diffraction, diffusion) qui a suscité
quelques réalisations ne semble pas convenir, car dans
cette méthode, granularité des particules et quantités ne
sont pas des paramètres séparés, et mêlent inextricablement
leurs effets dans la réponse optique...
Par ailleurs, un aspect des fines, et surtout des fines
humides est que, avant toute analyse granulaire il est
nécessaire de les individualiser par une mise en dispersion
que l'on effectue de préférence dans l'eau. Ce conditionnement
préalable nécessite un minimum de temps
de quelques minutes.
Compte tenu de ces difficultés, il n'est guère possible
pour le moment d'imaginer un procédé physique qui
puisse couvrir toute l'étendue granulaire d'un matériau
usuel O/D.
Par contre, comme on verra, l'essai proposé ne comporte,
en dehors du tamisage des gros éléments que des
opérations de jaugeage. Elles consistent à mesurer les
niveaux d'enfoncement des corps flottants (densimètre
éprouvette) et pourraient s'effectuer aisément d'une
façon automatique, à l'aide de l'un des nombreux procédés
physiques disponibles. Cet essai constitue donc une
étape vers l'automatisation de l'essai granulaire.
On tamise celle-ci à travers une colonne de tamis, en se
limitant du côté des tamis fins à 0,5 mm. Le tamisage
s'effectue avec un volume d'eau de l'ordre de 4 à 5 litres
que l'on recueille dans l'éprouvette, en même temps que
les passants qui s'y trouvent.
Le contenu de l'éprouvette est alors agité durant une
minute à l'aide de l'agitateur à piston.
Le densimètre étant introduit dans l'éprouvette, on lit
sur son échelle la graduation R correspondant au niveau
de l'eau.
Cette lecture doit s'effectuer trente secondes après la fin
de l'agitation. On lit également sur l'échelle dont est
munie l'éprouvette, le niveau h 0 5 de l'eau à l'intérieur de
l'éprouvette.
L'indice 0,5 correspond au tamis le plus fin utilisé, qui
est supposé être ici de 0,5 mm. Les lectures R et h 0 5
représentent respectivement la concentration volumique
et le volume de la suspension ; elles permettront de déterminer
la masse des particules en suspension dont les tailles
sont toutes égales ou inférieures à 80 ixm, du fait du
temps choisi de trente secondes.
E
E
o
CO
00
Éprouvette de
sédimentation (b)
Bac de flottaison (cl
Densimètre (a)
E
E -
-o -
un
in -
. 0 290 mm

sèches des passants aux tamis 0,5mm, dj... et celle de la
priste totale 0/D.
Exploitation des lectures effectuées
a) Calcul des masses des passants au tamis d.
Lorsque l'éprouvette est remplie au niveau intérieur h;
avec de l'eau uniquement, cette éprouvette mise à flotter,
s'enfoncerait jusqu'au niveau H'jj les deux niveaux
hj et H'; sont reliés par une relation linéaire simple:
H'; = a-r-bh;
— a est la partie de la hauteur immergée de l'éprouvette
qui est nécessaire pour compenser la masse propre de
celle-ci,
— b est le rapport des sections extérieure et intérieure de
la partie cylindrique de l'éprouvette Se/S;,
— H'j ne se mesure pas mais s'obtient à partir de h; soit
par calcul soit par lecture sur une droite d'étalonnage
(fig. 4) représentant la relation ci-dessus.
75
- hi
50
) b
25
0
—1 1 1 1—I 1 1 1 1 I I 1
25 50 75 H'i
Fig. 4. — Droite d'étalonnage.
Fig. 3.
Lorsque l'éprouvette, contenant cette fois la masse M;
des passants au tamis dj, est remplie d'eau au même
niveau intérieur hj, l'éprouvette, plus lourde s'enfonce
plus profondément jusqu'au niveau extérieur Hj. On
démontre que :
Mj= ^S e(H rH'j)
On introduit l'éprouvette dans le bac de flottaison, celuici
étant rempli d'eau. L'embase ajourée dont est munie
l'éprouvette, sert d'amortisseur hydraulique permettant
de la stabiliser rapidement. On relève sur l'échelle de
l'éprouvette le niveau de l'eau à l'extérieur de celle-ci :
On introduit de même dans l'éprouvette les divers refus
et l'on relève pour chaque refus R; au tamis d; les
niveaux intérieur et extérieur hj et H;. Lorsque la totalité
de la prise d'essai aura été introduite, les derniers
niveaux lus seront respectivement h D et H D. Les couples
de lectures de niveaux (h 0 5, H 0 5)... (h;, Hj)... (hD, HD)
permettront de déterminer respectivement les masses
En particulier, la masse totale de la prise d'essai 0/D est
donnée par :
Mo = -^rS e(H D-H' D)
Q a - I
— H' D étant le niveau extérieur correspondant au
niveau intérieur h D, quand l'éprouvette ne contient que:
de l'eau ;
— Qaest la masse volumique du matériau.
On note qu'au fur et à mesure qu'on introduit les refus
des divers tamis, le fait de lire les niveaux hj et H; permet
de réaliser automatiquement le cumul des masses déjà
introduites.
42

Le pourcentage cumulé des passants au tamis dj
s'exprime très simplement par le rapport des différences
de niveaux :
Pi
M,
x 100 =
b) Calcul de la masse des fines
HD H'D
_
x 100
La relation de Stokes indique la dimension d des particules
en fonction du temps écoulé t (min) à partir du début:
de sédimentation et de la distance verticale L parcourue
par ces particules [2] :
18 n
fg(pa-i) t
r| étant la viscosité de l'eau.
Dans le cas d'un densimètre, la distance parcourue L est
considérée comme fixe et est représentée par la longueur
séparant le centre de gravité de son bulbe et le point sur
sa tige où s'établit le niveau de l'eau. Elle est de l'ordre
de 17 cm.
Pour cette distance de chute, le temps de trente secondes
choisi correspond à un diamètre moyen de 80,um. On
indique dans le tableau I les temps d'attente nécessaires
au cas où l'on veut prolonger l'essai vers les particules
plus fines.
TABLEAU I
Diamètres équilavents (en microns) en fonction des lectures
( Q a = 2,65 ) Température à 20°C
Lectures
Valeur (um)
R 0,5 1 2 5 10 20 40 80 240 1440
min min min min min min min min min min
25 68 48 34 21 15 10 7 5,3 3,0 1,2
24 70 49 35 22 15 10 7 5,4 3,1 1,3
23 71 50 35 22 15 10 7 5,4 3,1 1,3
22 71 50 35 22 16 11 7 5,6 3,2 1,3
21 72 51 36 23 16 11 8 5,6 3,3 1,3
20 73 52 36 23 16 11 8 5,7 3,3 1,3
19 74 52 37 23 16 11 8 5,8 3,3 1,4
18 75 53 37 24 16 11 8 5,9 3,4 1,4
17 76 54 38 24 16 11 8 5,9 3,4 1,4
16 77 54 38 24 17 12 8 6,0 3,5 1,4
15 78 55 39 25 17 12 8 6,1 3,5 1,4
14 79 56 39 25 17 12 8 6,1 3,6 1,4
13 80 56 40 25 17 12 8 6,2 3,6 1,5
12 80 57 40 25 17 12 8 6,3 3,6 1,5
11 81 57 41 25 18 12 9 6,4 3,7 1,5
10 82 58 41 25 18 12 9 6,4 3,7 1,5
9 83 59 41 26 18 13 9 6,5 3,8 1,5
8 84 59 42 26 18 13 9 6,6 3,8 1,5
7 85 60 42 26 18 13 9 6,6 3,8 1,6
6 86 60 43 26 19 13 9 6,7 3,9 1,6
5 86 61 43 27 19 13 9 6,8 3,9 1,6
4 87 62 44 27 19 13 9 6,8 3,9 1,6
3 88 62 44 27 19 13 9 6,9 4,0 1,6
2 89 63 44 27 19 13 9 7,0 4,0 1,6
1 90 63 45 28 19 14 9 7,0 4,1 1,7
0 91 64 45 28 20 14 10 7,1 4,1 1,7
Ainsi lorsqu'on effectue la lecture R sur la tige du densimètre
au temps choisi de trente secondes à partir de la
fin de l'agitation, comme il a été indiqué, la masse m que
l'on détermine à l'aide de R est celle de l'ensemble des
particules qui sont encore en suspension et qui sont donc
en principe égaux ou plus petits que 80 /un.
On montre que la masse des particules en suspension est
reliée à l'indication R du densimètre par :
M
R
m = (V--^') ( )
on pa-1 1 000
— V étant le volume total, comprenant le volume de la
suspension et celui qu'occupe la masse de matière sèche
Mo,5.
Le pourcentage des fines est donné par l'expression :
1 M pa R
10' 1 Mn
?a ea •
En remplaçant V et Mo par leurs expressions respectives
en fonction des lectures de niveaux hn,5, H'D et H D ,
H'0,5, H 0 5, il vient :
1 /ho.5 HQ,5-H'I M
)
P f
= lô b
( 1,65
R
H n - H '
D
b étant le rapport des sections intérieure et extérieure de
l'éprouvette, déjà défini.
Mo 5/Q a étant un terme correctif représentant le volume
de la matière sèche, on ne commet pas d'erreur notable
en prenant pour ça la valeur courante de 2,65.
ETUDE EXPERIMENTALE DE LA METHODE
L'étude expérimentale a pour but de vérifier la précision
que l'on peut obtenir par cette méthode.
Mesure par jaugeage des masses M¡ des tamisats
Rappelons que le procédé est une association des principes
de la poussée d'Archimède et du picnomètre à eau.
On s'est attaché à concevoir un matériel offrant un
encombrement adapté aux conditions habituelles de
l'analyse granulaire, tout en permettant une précision de
mesure suffisante. La précision finale résulte d'un compromis
de plusieurs facteurs contradictoires. Ainsi une
section étroite de l'éprouvette et une masse élevée de
l'échantillon améliorent la précision. Mais pour contenir
une masse élevée il faut une section d'éprouvette suffisamment
large, sous peine d'avoir à allonger l'éprouvette
d'une façon inacceptable... Le schéma de la figure
1 indique les dimensions retenues pour l'éprouvette. En
admettant que chaque lecture de niveau s'effectue à
0,5 mm près et pour une prise satisfaisante à la règle de
représentativité, l'erreur absolue est de l'ordre de ± 2 à
3 % pour les éléments > 0,5 mm.
La figure 5 indique, à titre de comparaison, un exemple
de courbes granulaires obtenues respectivement d'une
part par séchage et pesée selon la méthode classique et
d'autre part par jaugeage. L'écart des courbes est comparable
à l'erreur calculée ci-dessus.
Mesure du pourcentage de fines à l'aide
du densimètre
On a soumis à cet essai rapide, un certain nombre de
sables soit naturels soit recomposés à partir de sables
propres et de fines de différentes natures.
Sur la figure 6, on a porté les teneurs en fines obtenues
par tamisage sous eau en fonction de celles qui sont indiquées
par le densimètre. La dispersion est de l'ordre de
± 1 % en valeur absolue.
43

100
GRAVIERS
GROS SABLE
SABLE FIN
90
•01
¡ 80
•
s 7 0
E
S 60
"if
8. 50
CD
C
a 40
O
°" 30
Par essai rapide:
S
II
20
10
20 10 5
•
I 1 1-
2 1
—I >-
0.4 0,2 0,1 / * y'
0,08
Fig. 5. — Analyse granulométrique.
30 35
% par essai rapic
Fig. 7.
TABLEAU II
^^-^-^^^ Tamis
Calcaire ^^^^^^
L.R. respons.
préparation
5 mm 4 mm 1 mm 0,08 mm
Moy 33,9 6 54,9 13,7
Tous les labo
Moy.
33,5
33
6,9
53,1
53
13,8
13,8
Répétabilité
L.R. respons.
préparation
O R
1,92 0,58 0,35 0,16
Répétabilité
tous les labo
O R
1,98 0,42 0,52 0,11
18 20
Valeur mesurée (%)
Reproductibilité
tous les labo OR 5,34 1,76 2,08 0,33
Fig. 6.
Un opérateur, non habitué à l'essai rapide, ayant effectué
dix essais sur un matériau, a obtenu les résultats suivants:
— nature de l'échantillon : Diorite,
— teneur en fines par tamisage humide: 9 %,
— essai rapide: moyenne = 9,45 %, écart-type: 0,2 %,
variance: 0,04 °7o.
La figure 7 donne une idée de la reproductibilité lorsque
les résultats proviennent de plusieurs laboratoires. On
note qu'au-delà de 25 % de fines il se produit une non
linéarité dans la droite de corrélation dont on donnera
une explication ultérieurement.
Ces précisions estimées de ± 2 à 3 % pour les gros éléments
et de ± 1 à 1,5 % en valeur absolue pour les fines
sont à rapprocher de la dispersion inter-laboratoire,
chiffrée dans le tableau II lors de plusieurs campagnes
d'essais croisés dans les laboratoires des Ponts et Chaussées
[3].
Les figures 8, 9, 10, 11 indiquent la disposition des
points expérimentaux représentant les résultats obtenus
par les différents laboratoires, sur des échantillons soigneusement
quartés.
Les résultats relatifs aux pourcentages de fines qui viennent
d'être exposés, ont été obtenus avec le densimètre
en verre dit LPC qui fait partie du matériel de l'essai
sédimentométrique [2]. C'est un instrument extrêmement
fragile puisqu'il consiste en une ampoule de verre
de paroi très mince (< 0,5 mm) présentant côté tige un
long élancement (190 mm) et côté bulbe un lest relativement
lourd.
Une telle configuration exige tant de précautions dans le
maniement qu'on ne peut guère envisager l'emploi de ce
densimètre in situ. D'ailleurs, le remplacement d'un densimètre
en cas de bris, nécessite un nouvel étalonnage.
Il a donc été mis au point un densimètre en matière plastique,
incassable, de meilleure sensibilité, sans ménisque
et présentant un effet thermique plus réduit * (fig. 12).
La figure 13 indique les résultats obtenus avec le densimètre
plastique dans les mêmes conditions que celles qui
ont prévalu dans la figure 6.
Enfin, à titre d'illustration, on constate sur la figure 14
que les courbes granulaires d'un même échantillon de
* La conception, le calcul et le suivi de la fabrication de ce densimètre
ont été assurés par M. Lacube, division géotechnique au LCPC.
44

Dispositions des résultats expérimentaux obtenus par 18 laboratoires.
Fig. 8.
Fig. 9.
Fig. 10.
Fig. 11.
12 -
45

Tige de mesure
Extérieur 5,5 mm
E
E
6 mm
100
90
80
E 70
3
O
+2
ro
60
E
ta
S 50
T3
itage
40
SABLE FIN LIMON ARGILE
S
30
20
10
MON
J'UHLY
Carène
0
•
-t T ¿ ¿ * s
Diamètres équivalents (u)
Fig. 14. — Analyse granulométrique
x densimètre LPC - • densimètre de chantier.
Liaison mécanique
limon d'Orly, établies selon le mode opératoire de l'essai
de sédimentométrie, mais en employant successivement
les densimètres en verre et en plastique, sont pratiquement
confondues.
Compte tenu de ces résultats, la validité du densimètre
plastique semble être établie. Au-delà de l'essai granulaire
rapide, on peut donc envisager de l'inclure avantageusement
dans l'essai normalisé de sédimentométrie.
Lest en laiton
36 mm
Fig. 12. — Densimètre de chantier en matière plastique.
40 : % par tamisage
30 35 40
par essai rapide
Fig. 13.
UNE APPLICATION PARTICULIERE:
CONTROLE PAR TOUT OU RIEN
DE LA TENEUR EN FINES
Le tableau III indique que sur des prélèvements effectués
dans cinq carrières, pendant un an, les teneurs en eau en
fabrication comme en stock varient faiblement (M. Garnier,
LR Rouen).
Dans de nombreuses situations, on peut considérer que
les prises d'essai ont une teneur en eau constante ; un calcul
simple conduit à une erreur relativement faible sur le
pourcentage de fines de l'ordre de ± 0,3 lorsque la
teneur en eau vient à s'écarter de cette valeur moyenne
constante de ± 2 points.
Dans ces conditions, on peut tirer parti du fait que la tige
du densimètre plastique, portant l'échelle est amovible.
On peut la munir d'un index coloré dont la position sur
l'échelle et la plage représente respectivement la valeur
de spécification de teneur en fines et les tolérances admises.
La position de l'index tient compte, bien entendu,
de la teneur en eau moyenne des matériaux.
L'essai de contrôle devient dans ces conditions extrêmement
simple puisque même l'opération de jaugeage de
l'éprouvette dans le bac de flottaison n'est plus nécessaire.
Une prise d'essai, de masse humide donnée, étant pesée,
on l'introduit dans l'éprouvette que l'on remplit d'eau
jusqu'à un repère.
Après une minute d'agitation, suivie de l'introduction
du densimètre dans l'éprouvette, si à trente secondes le
niveau du liquide s'établit à l'intérieur de la plage colo-
46

TABLEAU III
Teneurs en eau des sables (1980)
ESSAIS VOUTRE (53) VIGNATS (14) MOUEN (14) CHAILLOUE (61) STREFF (76)
Fabrication Fabrication Fabrication Fabrication Stock
(0/2 mm) (0/2 mm) (0/2 mm) + stock
(0/4 mm) (0/4 mm)
(sable naturel)
35 analyses 20 analyses 19 analyses 78 analyses 19 analyses
m = 1,3 m = 4,9 m = 1,9 m = 1,3 m = 4,6 %
c = 0,20 c = 0,97 CT = 1,39 CT = 0,30 CT = 0,70
Teneurs en eau Stock Stock Fabrication Fabrication Stock
+ stock + stock
(0/2 mm) (0/6 mm) (0/6 mm) (0/6 mm) (0/4 mm)
(sable concassé)
23 analyses 17 analyses 32 analyses 26 analyses 18 analyses
m = 3,8 m = 5,0 m = 1,6 m = 1,2 m = 5,1 %
CT = 2,72 CT = 0,76 CT = 0,41 CT = 0,30 CT = 1,2
rée, le matériau est conforme ; il est non conforme dans
le cas contraire.
Un tel essai de contrôle ne prend guère plus de cinq
minutes.
CRITIQUES DE LA METHODE
1) Le parcours vertical que les particules en suspension
effectuent au cours de l'essai est égal à la distance séparant
le centre de gravité du bulbe et la surface de l'eau.
On a considéré que ce parcours est constant.
Or ce parcours est en réalité variable d'un essai à l'autre ;
il dépend de la concentration en fines de la suspension
par l'intermédiaire de R qui peut varier de 0 à 25 (cf.
tableau I).
L = Lfj-Ri
— Lo est la valeur de L lorsque l'eau est dépourvue de
toute matière en suspension,
— 1 est la longueur d'une graduation de l'échelle du densimètre
(4 mm).
Selon la richesse en fines du matériau et la valeur de la
masse de la prise d'essai, L peut atteindre 12 à 22 cm,
alors qu'on admet qu'elle est de 17 cm. En choisissant
un temps forfaitaire de chute de 30 s, les dimensions
dont on mesure ainsi le pourcentage vont de 70 à 90 mm.
C'est une source d'erreur qui peut être importante lorsque
la courbe granulaire d'un matériau accuse une variation
brusque au voisinage de ces diamètres. C'est l'explication
que l'on peut donner de la non linéarité constatée
sur la figure 7. Il faut de ce fait limiter la valeur de R à
moins de 30 % en réduisant la taille de la prise d'essai
lorsque le matériau testé apparaît visuellement très riches
en fines.
2) Une autre limitation importante de la méthode réside
dans les difficultés de mise en dispersion des argiles à
laquelle une minute d'agitation ne suffit souvent pas
lorsque le matériau en contient beaucoup. Cet essai
s'applique donc en priorité aux granuláis (sables, graves
et gravillons) eu égard à leur faible pollution habituelle ;
il convient ensuite au moins argileux des sols de terrassements
(classes B et D de la RTR [4], où les argiles, en faible
quantité, sont suffisamment distribuées pour ne pas
se constituer en majeure partie en mottes, difficiles à disperser.
Par un long trempage on améliore la mise en dispersion,
mais ce serait au détriment de la rapidité de
l'essai.
CONCLUSION
L'essai décrit dans cet article a pour but d'éviter, parmi
les opérations de l'essai granulaire par tamisage actuel,
celles qui sont plus longues et plus laborieuses.
Il consiste en une association de trois principes, à savoir :
— une méthode modifiée de sédimentation avec
l'emploi d'un densimètre pour remplacer les tamisages
fins;
— les principes du picnomètre à eau et de la poussée
d'Archimède pour se dispenser des séchages et des
pesées.
Le matériel nécessaire pour cet essai est relativement
rudimentaire et peu coûteux, et ne fait pas appel à des
techniques élaborées de physique et d'électronique.
L'essai peut s'effectuer sans source de courant électrique.
Il est particulièrement utile dans les situations où
l'on ne dispose pas d'installation comportant courant
électrique, étuves et balances.
Le densimètre en matière plastique, incassable qui a été
mis au point, constitue un des intérêts de cette étude. Il
permet de réaliser un contrôle de la teneur en finespar
tout ou rien en quelques minutes. On peut d'ailleurs
envisager d'introduire ce densimètre dans le matériel de
l'essai de sédimentométrie. Le densimètre en verre, trop
fragile en constitue, actuellement, un gros inconvénient,
Du fait des difficultés de mise en dispersion des fines
argileuses, cet essai s'applique de préférence au moins
argileux des matériaux c'est-à-dire aux granulats et aux
sols B et D de la RTR.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] Ein gerät zur schnellen Bestimmung von fein-Kornam in grobkörnigen
Böden und Baustoften Hans Maas-Strasse und Autobahn,
8/1967, Traduc. 81-T-8.
[2] Mode opératoire LCPC. Analyse granulométrique par sédimentométrie.
[3] TOURENQC, DENIS A., Les essais de granulats, Rapp. rech.
LPC, 114.
[4] SETRA. LCPC. Recommandation pour les terrassements routiers.
janv. 1976.
47

TERRflSSEfïïEfïïS ROUTIERS
Application de la Recommandation
pour les terrassements routiers
sur des chantiers de faible importance
Constatations
RÉSUMÉ
L'article se rapporte aux constatations effectuées
sur l'application de la Recommandation
pour les terrassements routiers (RTR) sur des
chantiers de terrassements de faible importance
(45 000 à 100 000 m 3 ).
Les six chantiers retenus sont situés dans la
zone d'action du Laboratoire de Toulouse.
Ils concernent des travaux de terrassements
effectués avec des matériaux de classe A2, B^,
C 1 ;C 2 )C3,D4 etE 3.
Sur quatre des six chantiers, la nature des
matériaux ne permettait pas d'effectuer un
contrôle par mesure de la densité en place et
la méthode de contrôle en continu s'est avérée
particulièrement bien adaptée. Elle était la seule
capable d'apporter au maître d'œuvre des
éléments pour s'assurer de la qualité des travaux.
L'application de la RTR, au niveau des conditions
de compactage, permet d'exiger dès le
début du chantier que l'entreprise dispose d'un
matériel de compactage bien adapté.
L'analyse des résultats obtenus (valeur Q/S
objectif / Q/S réalisé) a montré que sur de tels
chantiers, ce matériel est souvent surdimensionné
pour le débit de matériau à mettre en
œuvre journellement.
La connaissance permanente des caractéristiques
géotechniques des matériaux est indispensable.
Elle nécessite de disposer d'une étude
géotechnique préalable et d'affecter en permanence
une personne (minimum) sur le chantier
pour contrôler les différentes modalités d'application
de la RTR prévues au CCTP.
L'analyse des différentes rédactions de prescriptions
fait apparaître toutefois qu'un effort
est encore à faire à ce niveau pour bien prendre
en compte cette recommandation et surtout
éviter de spécifier simultanément les résultats
à obtenir et les moyens pour y parvenir.
Enfin, il a été constaté que la prise en compte
des conditions météorologiques au moment du
chantier avait une incidence essentiellement
sur les problèmes de traficabilité et de déformabilité
de plate-forme.
Si, dans l'ensemble, l'application de cette
méthode n'a pas soulevé de problèmes et a fait
l'unanimité des maîtres d'œuvre, il faut signaler
qu'elle nécessite de la part des laboratoires un
gros ^ effort d'information et de formation
auprès des intervenants (maître d'œuvre et
entreprises).
MOTS CLÉS : 51 - Terrassement - Application
(usage) - Recommandation • France - Contrôle -
Continu - Compactage - Chantier - Matériel de
Travaux publics - Climat - Remblai.
José PUIG
Chef de la section Géologie - Terrassements
Laboratoire régional de Toulouse
Ghlslaln VÉRON
Responsable de la mission Terrassements
Division Terrassements-Chaussées-Eau-Nuisances
Centre d'Etudes techniques de l'Equipement de Bordeaux
La Recommandation pour les terrassements routiers (RTR)
de 1976 [1] a déjà fait l'objet d'un certain nombre de constatations
quant à son application sur des chantiers de terrassements
importants [2,3,4].
Sur les chantiers de terrassements de faible importance
(45 000 à 100 000 m 3 ), on ne disposait ni de constatations
concernant la conduite de chantier, ni de réflexions sur les
dispositions contractuelles liées à l'application de la RTR.
L'article se propose de faire le point sur cette application en
s'appuyant sur six chantiers de terrassements de moyenne à
faible importance, pour lesquels la mise en place du processus
de contrôle en continu et son suivi ont été assurés sous la
responsabilité du Laboratoire régional de Toulouse.
Au plan contractuel, une réflexion portant sur l'analyse des
dispositions retenues pour l'application de la RTR a été
faite en collaboration avec la Division terrassements et
chaussées du CETE de Bordeaux. Cette étude avait pour
objectif de démontrer que l'application de la RTR ainsi que
la manière de poser et de traiter les problèmes de terrassement
ne sont pas réservées aux gros chantiers du type autoroute,
et que cette démarche est applicable quelle que soit la
taille du chantier.
PRESENTATION DES CHANTIERS
Situation
Les six chantiers retenus sont tous situés dans la zone
d'action du Laboratoire régional de Toulouse. Quatre chantiers
sont implantés dans l'agglomération toulousaine (rem-
61
Bull, liaison Labo P. et Ch. -121 - sept.-oct. 1982 - Réf. 2652

lai d'accès au viaduc de Lalande, pénétrante Nord,
liaison RN 88 - CD 112) ou dans son environnement
immédiat (déviation du CD 57), les deux autres dans
deux départements différents : l'Aveyron (RN 9) et
l'Aude (déviation de Labastide d'Anjou).
Cadre géologique et géotechnique
L'ensemble des réalisations a fait l'objet d'études géotechniques
plus ou moins importantes.
Pour les tracés ne comportant pas de déblais, l'étude a
surtout porté sur les problèmes de fondations
d'ouvrage ou de sols de fondation du futur remblai
(zones plus ou moins compressibles, par exemple).
L'étude géotechnique des emprunts est souvent très
partielle ; il s'agit le plus souvent d'une identification
sur un seul échantillon.
Dans le cas de tracés comportant des déblais et autorisant
un équilibre déblai-remblai, l'étude géotechnique
des sols a été réalisée. Suivant la nature des terrains
rencontrés, cette étude a été plus ou moins détaillée.
Les tableaux I et II donnent le détail des études et les
caractéristiques des matériaux utilisés en remblai,
déduites de l'étude géotechnique, ainsi que les principales
données quantitatives (volume total, volume
réalisé par jour, durée des travaux, moyens mis en
place pour le contrôle, etc.).
Excepté pour les matériaux de remblai de la pénétrante
Nord, où le projet s'appuie sur une étude très
complète d'un gisement alluvionnaire, on ne disposait
pas au moment des travaux de données suffisantes
pour fixer dès le départ du chantier les conditions de
réutilisation et de compactage des matériaux de remblai.
La nature et les critères d'état sont déterminés par des
essais dont le temps de réponse est en général assez
long. Des études géotechniques préalables, ayant pour
objet de définir les différentes natures de sols et leur
état dans les emprunts auraient permis de disposer à
l'avance des caractéristiques des matériaux, sous
réserve de vérification de la teneur en eau lors des travaux.
De plus, lorsque le choix du matériau de remblai est
laissé à l'initiative de l'entreprise, il est nécessaire que
l'identification complète des matériaux d'emprunt
proposés à l'agrément soit connue suffisamment à
l'avance, ce qui exige de tenir compte du délai de
réponse des essais.
SPÉCIFICATIONS
Le tableau III résume les principales dispositions contractuelles
prévues au CCTP (cahier des clauses techniques
particulières) et relatives :
— aux conditions d'utilisation des sols,
— au mouvement des terres,
— à l'exécution des remblais.
Les différentes dispositions retenues, critiquables ou
non, n'ont pas soulevé de problèmes au moment de
l'exécution.
De l'analyse des différents CCTP, il apparaît cependant
nécessaire de formuler un certain nombre de
remarques afin d'aboutir à la rédaction de spécifications
compatibles avec une définition claire et précise
des responsabilités de l'entrepreneur sans pour cela lui
imposer des contraintes inutiles.
Ces remarques s'appuient sur l'enquête effectuée en
collaboration avec la Division terrassements et chaussées
du CETE, auprès des maîtres d'œuvre à la fin des
travaux.
Pour une définition claire des clauses contractuelles, il
apparaît souhaitable de suivre les règles simples suivantes
:
— classer les sols distingués dans le profil géotechnique
selon les critères de la RTR et faire référence à
cette dernière pour de nouveaux sols découverts à
l'exécution le cas échéant ;
— préciser dans un tableau les conditions d'utilisation
des sols en fonction de leur nature, de leur état et des
conditions météorologiques à l'exécution, que le maître
d'œuvre impose à l'entrepreneur. (En règle générale,
les conditions météo sont absentes des dossiers
examinés, il n'y a pas non plus de dossier météo) ;
— indiquer clairement à l'entrepreneur l'ensemble des
contraintes supplémentaires dont il devra tenir
compte dans l'établissement de son plan de mouvement
des terres ;
— définir la méthode retenue pour le contrôle du
compactage (soit par densité, soit par contrôle en continu).
La première constitue un contrôle de résultats, alors
que la seconde consiste à contrôler les modalités
d'exécution prescrites au CCTP.
Sur le plan contractuel, il convient de ne pas imposer,
pour une même classe de matériaux, à la fois les résultats
à obtenir et les modalités d'utilisation des engins
de mise en œuvre (régalage et compactage).
MISE EN PLACE DE LA PROCÉDURE
DE CONTRÔLE
Présentation de la méthode
Avant toute mise en place de la méthode du contrôle
en continu, on doit procéder à une réunion de présentation
et d'information. Cette première phase est primordiale,
elle doit être conduite avec le maître
d'œuvre et tous les responsables de chantier (maître
d'œuvre, entreprise, laboratoire) qui seront effectivement
affectés au chantier pendant la durée des travaux.
Il importe de bien préparer et présenter cette information,
ce qui conditionne pour beaucoup le sérieux avec
lequel les surveillants de chantier appliqueront cette
méthode. Il faut cependant considérer qu'en principe
62

Désignation du chantier Caractéristiques générales
Déviation de Labastide
d'Anjou
Calibrage et rectification
RN 9
Remblai d'accès au
viaduc de Lalande
Déviation du CD 57
Terrassements
préliminaires de
l'autoroute pénétrante
Nord de Toulouse
Ville de Toulouse,
liaison RN 88 - CD 112
Tracé en déblai.
Remblai (1 ouvrage d'art)
dans la molasse de
Castelnaudary.
Tracé en déblai.
Remblai.
Remblai d'accès à un
ouvrage.
Phase préparatoire pour
réaliser la plate-forme de
construction de l'ouvrage.
Tracé à niveau ou en
remblai, sur les alluvions
fines de l'Hers.
Tracé à niveau ou en
remblai, sur les alluvions
de Garonne et sur
d'anciennes gravières
remblayées de matériaux
divers.
Phase concernant le
remblaiement avec mise
en place d'une surcharge
dans les zones
compressibles.
Tracé à niveau ou en
remblai sur les alluvions
de l'Hers ou les alluvions
de Garonne.
TABLEAU I - Données qualitatives
TRACE EMPRUNT NATURE SOLS
Etude géotechnique
— moyens
— consistance
Géophysique (sismique de
surface).
Sondages mécaniques.
Identifications.
Profil en long
géotechnique.
Classification des sols
rencontrés par déblais.
Etude de stabilité des
talus de déblais.
Etude de fondation
d'ouvrage d'art et
reconnaissance du sol de
fondation.
— Sondages +
identifications
— Pressiomètre
Sondages mécaniques.
Identifications.
Profil en long
géotechnique du sol de
fondation.
Etude des fondations des
2 ouvrages d'art (1 sur le
canal, l'autre sur
l'autoroute A 61 section
Toulouse-Villefranche).
Géophysique (électrique).
Sondages mécaniques.
Pénétromètre statique.
Profil en long des sols en
place.
Etude de tassements et de
stabilité de talus de
remblai (zones
compressibles).
Sondages mécaniques.
Identifications.
Profil en long
géotechnique du sol de
fondation.
Etude géotechnique
— consistance
Emprunt de matériau
pour chaussée ayant fait
l'objet d'une étude de
gisement très complète
dans le cadre des travaux
de l'A 61.
Matériau de surface mis
en stock et réservé aux
remblais.
Reconnaissance sommaire
par sondages mécaniques
et identifications d'un
gisement situé à proximité
du tracé, dans les
formations alluviales de
l'Hers (sols fins argileux)
reposant sur la molasse
tolosane.
Etude sommaire
(sondages à la pelle
mécanique).
Identifications de
gisements pour briqueterie
(graves argileuses de
terrasses anciennes de la
Garonne).
Caractéristiques des
matériaux pouvant être
déduites de l'étude
E 3
-A 2
B 6
Avec problèmes de venues
d'eau dans les déblais.
C t
(matériau de couverture)
Nature des matériaux
rocheux fonction des
moyens d'extraction,
difficile à prévoir.
Caractéristiques du
matériau du remblai fixées
au CCTP.
Sols de classe C.
L'indisponibilité de
l'emprunt n'a pas permis
d'utiliser les résultats de
l'étude.
Caractéristiques du
matériau de remblai
déterminées à l'avancement
des travaux en fonction des
lieux de provenance.
Caractéristiques du
matériau de remblai fixées
au CCTP.
Sols de classe C.
Sol de fondation de la
chaussée dans les zones à
niveau A 2
- C 2
.
Caractéristiques du
matériau de remblai fixées
au CCTP, sol de classe A,
B ou C.
Caractéristiques du
matériau déterminées à
l'avancement.
cette action n'est à faire qu'un nombre limité de fois
(une seule fois le plus souvent), le temps que la
méthode soit bien comprise et admise par tous les
membres de l'équipe. En général, l'opération ne sera
répétée pour d'autres chantiers que dans le cas où les
partenaires sont nouveaux, cela pouvant surtout se
produire pour les entreprises.
L'information proprement dite doit porter sur les
principaux points suivants :
— Explication de la démarche RTR [1] et de sa traduction
pratique au niveau du marché
La lecture et l'explication des clauses concernant le
contrôle en continu, contenues dans le CCTP, sont
toujours bénéfiques. Le CCTP est le support indispensable
à la traduction pratique des principes généraux
de la méthode.
— Rôle et obligation des différentes parties
Il s'agit de préciser les tâches principales à effectuer et
de savoir qui en sera chargé, à savoir :
— équipement des engins de compactage et entretien
du matériel (entreprise) ;
63

Désignation du
chantier
Quantités de matériaux terrassés
Déblais ou
emprunts
(m')
Remblai
(m>)
TABLEAU II - Données quantitatives
Durée et période
des travaux de
terrassement
Déviation de 77 600 (déblais) 47 000 3 mois du
Labastide d'Anjou
18 juil. au
14 oct. 77
Calibrage et rectification
RN 9
Remblai d'accès
au viaduc
de Lalande
Déviation du CD
57
Terrassements préliminaires
de
l'autoroute pénétrante
Nord de
Toulouse
Ville de Toulouse,
liaison
RN88-CD 112
11 000 (déblais)
C3,D4
65 000
C2 et D3
d'emprunt
Emprunt de classes
A2, A3 et B6
90 000 (sur un
total de 270 000
surcharge comprise).
Emprunt
homogène de
classe C2
Emprunt homogène
de classe C2
pour le remblai
accès à l'ouvrage
(emprunt Gélis).
Mat. A2 et C2 sol
en place (compactage
plate-forme)
65 000 Durée totale des
travaux 1 an
à compter
de mai 1978.
Temps terras,
estimé à 4 mois
65 000 4 mois de mai à
fin août 78
67 000 dont
16 000 de
déblais réemployés
16 août au
7 nov. 77, soit
presque 3 mois
90 000 Nov. 77 à oct.
78, soit presque
13 mois pour le
remblai (surcharge
non
comprise)
50 000 Juin à sept.
78
Débit
moyen
journalier
(mVj)
1 300 à
1 400
930, extrêmes
200 à
2 500
1 500/
1 600
Coût des terrassements
par rapport
au coût total
(% du marché)
Laboratoires, personnels et
moyens de contrôle (mois)
Ing. TS Tech. Camion
Labo.
Observations
" 8 0,25 0,5 2,5 2,5 Ne sont pas
inclus dans
les coûts de
contrôle ceux
du contrôle
du traitement
de la couche
de forme.
= 64 0,25 0,25 2 2 Coût
d'extraction
du matériau
important
(extraction à
l'explosif).
» 16 0,25 1 Les matériaux
d'emprunt
étaient transportés
sur
16 km en
moyenne. Le
coût transport
représente
70 %
de la dépense
du poste terras.
Nombreuses
interruptions
des
travaux.
1 200 = 23 0,25 1 2
1 800 Marché de terrassement
uniquement
1 500 à
1 700
0,25 1,5 Distance de
transport des
matériaux
d'emprunt de
15 km. Délais
très larges,
car durée disponible
pour
les travaux
très importante.
Pour la
totalité des
travaux 148 j.
de travail et
83 j.
intempéries.
= 15 0,25 0,75 Coût de contrôle
du traitement
de la
couche de
forme non
compris.
— définition des conditions de mise en œuvre (e et
Q/S) en fonction de la nature et de l'état du matériau
(maître d'œuvre + laboratoire, grille de décision) ;
— mesure du volume du matériau compacté (entreprise)
;
— exploitation des disques d'enregistrement (maître
d'œuvre) ;
— vérification de l'effort de compactage (Q/S et tolérances)
(maître d'œuvre).
Enfin, il faut arrêter à cette réunion les moyens à mettre
en œuvre pour le suivi du chantier en ne perdant
pas de vue l'objectif de qualité pour lequel le maître
d'œuvre est entièrement responsable.
64

TABLEAU HI - Principales dispositions contractuelles prévues au CCTP et relatives à :
Désignation du
chantier
Déviation de
Labastide
d'Anjou (Aude)
Calibrage et rectification
RN 9
(Aveyron)
Remblai d'accès
au viaduc de
Lalande (Haute-
Garonne)
Déviation du
CD 57
(Haute-Garonne)
Terrassements
préliminaires de
l'autoroute pénétrante
Nord de
Toulouse (Haute-
Garonne)
Ville de Toulouse,
liaison RN 88 -
CD 112 (Haute-
Garonne)
Identification des
sols
Conforme à la
RTR
Conforme à la
RTR
Conforme à la
RTR
Conforme à la
RTR
Conforme à la
RTR
Conforme à la
RTR
Conditions d'utilisation
des sols
Conditions figurant
dans un
tableau et conformes
à la RTR
Conditions figurant
dans un
tableau et conformes
à la RTR
Pas de tableau des
conditions d'utilisation
des sols au
CCTP
Conditions figurant
dans un
tableau du CCTP
Pas de tableau des
conditions d'utilisation
des sols au
CCTP
Conditions d'utilisation
très limitées,
précisées
dans le CCTP
Mouvement des
terres
Etabli par entrepreneur
soumis au
maître d'oeuvre
Etabli par entrepreneur
soumis au
maître d'oeuvre
Les matériaux
provenaient en
totalité
d'emprunts et
étaient mis en
remblai
Etabli par entrepreneur
et soumis
au maître d'oeuvre
Les matériaux
provenaient
d'emprunts
Les matériaux
provenaient en
majorité
d'emprunts
Méthode envisagée
pour le contrôle
du compactage
Méthode du contrôle
en continu
Méthode du contrôle
en continu
A la fois contrôle
par densité et contrôle
en continu
Méthode du contrôle
en continu
A la fois contrôle
par densité et contrôle
en continu
Méthode du contrôle
en continu
Responsabilité
des contrôles
— Identification
— Compactage
— Portance
Assurés par le
maître d'œuvre à
ses frais
Assurés par le
maître d'oeuvre à
ses frais
Effectués par un
« contrôleur » de
qualité désigné par
le maître d'oeuvre
Assurés par le
maître d'oeuvre à
ses frais
Effectués par un
«contrôleur» de
qualité désigné par
le maître d'oeuvre
Identification des
mat. à la charge
de l'entreprise et
soumise pour
agrément au MO ;
contrôle compactage
et portance
assurés par MO à
ses frais
Agrément du
matériel de
compactage
(compacteur,
compteur)
Installation compteur
imposée au
CCTP et contrôles
par densités aux
frais entrepreneur
en cas d'absence
Liste des engins et
compteur sur compacteur
soumis au
visa du MO
Installation du
compteur imposée
au CCTP
Installation compteur
imposée au
CCTP et contrôles
aux frais entrepreneur
en cas
d'absence
Installation de
compteur prévue
au CCTP et contrôle
aux frais
entrepreneur en
cas d'absence
Installation compteur
prévue CCTP
et contrôle aux
frais entrepreneur
en cas d'absence.
Planches d'essai
prévues éventuellement
aux frais
entrepreneur
On doit insister sur le rôle du laboratoire qui doit, surtout
en début de chantier, soutenir le personnel de
contrôle et de surveillance de chantier dans son appréciation
de la qualité de l'ouvrage.
Mise en place pratique de la procédure de contrôle
Il s'agit ici, à partir de la connaissance des caractéristiques
des matériaux, de traduire concrètement sur un
chantier donné, en fonction du matériel de compactage,
les modalités pratiques d'application de la
méthode de contrôle en continu.
amont (avant la passation du marché par exemple), on
dispose le plus souvent d'une étude suffisamment
détaillée (cas d'étude de déblais dans le cadre d'une
étude géotechnique de tracé, ou cas d'un emprunt
effectivement spécifié pour les travaux).
Dans ce cas, celle-ci servira de base à la détermination
des différentes natures des matériaux et de leurs conditions
d'utilisation en remblai. Il faudra lors des travaux,
si nécessaire, déterminer leur position avec plus
de précision dans l'espace (mouvement des terres)
ainsi que leur état dans l'éventualité d'une fluctuation
importante des teneurs en eau par rapport à l'étude.
Détermination des caractéristiques des matériaux à
mettre en œuvre
Cette phase conditionne bien évidemment l'application
correcte de la méthode, elle est indispensable à la
fixation des seuils de réemploi par famille de sol rencontrée.
Plusieurs cas peuvent se présenter.
Premier cas : Si l'identification et le comportement
des matériaux ont été effectués suffisamment en
Pour ce faire, un personnel de laboratoire expérimenté
(technicien supérieur ou technicien hautement
qualifié en terrassements) est nécessaire, au moins au
début. Son expérience lui permet d'identifier rapidement
de visu les différentes natures de sols reconnues
lors de l'étude et de préciser leur état par des mesures
de teneurs en eau, et de former éventuellement le surveillant
de chantier. Dans cette hypothèse, on a un
délai de réponse rapide (1 heure au maximum) qui ne
vient pas perturber la bonne marche du chantier.
65

Second cas : Les matériaux sont spécifiés au CCTP
comme devant répondre à des critères de classe
(classe A, B ou C de la RTR, par exemple), mais ils ne
sont connus qu'à l'ouverture du chantier ou même,
suivant les disponibilités en matériau, au fur et à
mesure de l'avancement des travaux.
Dans ce cas, il est indispensable soit d'affecter en permanence
sur le chantier un homme qualifié, susceptible
sans trop de risques de « reconnaître et classer » de
visu les matériaux mis en œuvre et de mesurer l'état
du matériau (Wn), soit de procéder à l'identification
préalable en laboratoire et à la réalisation d'essais de
comportement.
C'est le plus souvent cette seconde façon de procéder,
limitant dans une large mesure les risques d'erreur,
que nous avons retenue sur la plupart des chantiers
contrôlés. Il faut alors savoir que dans ce cas, les
délais de réponse sont' beaucoup plus longs (quelques
jours à une semaine), mais non incompatibles à un
bon déroulement des travaux, dans la mesure où la
programmation établie par le maître d'œuvre les
prend en compte.
Etablissement de la grille de décision
Les grilles de décision que nous avons mises en place
sur chaque chantier correspondent aux différents couples
«matériau-compacteur» rencontrés (fig. 1).
Elles sont la traduction fidèle de la Recommandation
pour les terrassements routiers. Le premier tableau
donne les conditions générales de réemploi (Fascicule
2 : Utilisation des sols en remblai et en couche de
forme). C'est ici qu'éventuellement le maître d'œuvre
peut signifier clairement un choix en ne retenant pas
toutes les conditions générales prévues par la RTR.
Bien que ces conditions soient présentées sous forme
de code, l'expérience nous a montré (outre le fait que
l'épaisseur, la teneur en eau du matériau et le nombre
GRILLE DE
DÉCISION
Chantier
matériau
classe RTR
Remblai
Couche de forme
Conditions de réemploi : Régalage - Compactage
Evaluation de l'état du
matériau Wn sur 0/20 mm
^ \ Météo
Cas \ .
possible + + +
Wn > 10 % C 2
h non non 02 02
Wn = 10 %
10 < Wn < 8 C 2
m non 02 02 02
Wn = 8 %
Wn < 8 % C 2
s non 01 02 02
+ arrosage
Code Régalage Compactage
0 pas d'indication particulière pas d'indication particulière
1 couches minces compactage intense
2 couches minces ou moyennes compactage moyen
3 compactage faible
Valeurs de e et Q/S remblai - Couche de forme
Type de compacteur
et classe
Régalage
Compactage
e Q/S Passes
Rouleau vibrant 02 0,30* 0,05* 6
v i a 01 0,30* 0,03* 10
* avec D maxi < 200 mm
Fig. 1 - Exemple de grille de décision.
66

de passes du compacteur y sont portés en termes
clairs) que les agents chargés de la surveillance du
chantier les employaient sans difficulté.
Il importe toutefois de bien présenter et expliciter ce
document de chantier en donnant en particulier les
modifications possibles par rapport aux valeurs fixées
(par exemple, la procédure à suivre dans le cas de mise
en œuvre en épaisseur plus faible que celle préconisée)
et les limites acceptables dans chaque cas.
Application sur le chantier
Pour des chantiers de faible importance, il n'est pas
toujours envisageable de mettre en place systématiquement
en permanence un personnel de laboratoire.
Les interventions du laboratoire sont indispensables
au démarrage du chantier et, ensuite, elles peuvent
être effectuées au coup par coup pour vérifier s'il n'y
a pas de dérive. Celle-ci pouvant provenir suivant les
cas :
— de la mauvaise application des grilles de décision,
— de la présence de matériaux nouveaux non identifiés
préalablement.
Dans la majorité des cas, le représentant du maître
d'oeuvre sur le chantier a pour première tâche de
déterminer l'état du matériau à mettre en œuvre pour,
à partir de la grille de décision, préciser à l'entreprise
les conditions de mise en œuvre.
Sur les six chantiers ayant fait l'objet de constatations,
seuls deux (Labastide d'Anjou et CD 57) ont
nécessité une présence continuelle ou la visite journalière
d'un personnel qualifié. Pour les quatre autres
chantiers, la mise en œuvre s'est faite à partir d'un, ou
au maximum de deux natures de matériaux bien identifiés
au préalable. Le suivi était réalisé à la demande
(dérive des conditions d'état) ou périodiquement pour
s'assurer, en fonction des conditions réelles de mise en
œuvre, qu'il n'y avait pas dérive risquant de venir
modifier les instructions portées sur la grille de décision.
En outre, au cours de ces visites, le laboratoire
s'assure avec le maître d'œuvre que les conditions
techniques relatives au fonctionnement des compacteurs
(lestage, vitesse de déplacement, fréquence de
vibration) sont toujours conformes à celles du
départ [5].
En ce qui concerne la vérification journalière de
l'effort de compactage exprimé par le rapport Q/S,
seul le maître d'œuvre qui, dans tous les cas de chantier,
disposait d'un personnel affecté à la durée des
travaux, pouvait être à même d'assurer ce suivi qui
consiste, rappelons-le, à :
— relever les disques d'enregistrement et les exploiter,
— s'assurer que l'entreprise a pris les dispositions
nécessaires pour fournir journellement les cubes de
matériau mis en œuvre,
— être suffisamment présent sur le chantier pour vérifier
que l'effort de compactage est bien réparti.
(CHANÎI ER RN 9 J [ SECTION = PR coop a u PK 7,000
^(MARCMÉ-777177")f«^
ORIGINE DES MATERIAUX
EMPRUNT
DEBLAI
ZONE j PROFILS 1
P. 134 au P.140
NIVEAU j NIVEAU j
Terrassement
IDENTIFICATION
NATURE
incL~r«5ATrr»ur«r
I
EXTRACTION
Pelle + camions
MISE EN OEUVRE
regalage au
bull d 4
DECISION
D A T E :
IS dërembre 1978
HEURES 9 h. METEO temps
pluvieux
fCOMPACTEUR \
BR0SS
VP 20 d
VP 20 d
r^oDE j = j
E W T R c H "
-
(CODE ) 0 3 3 0 1 2
OBJECTIFS
NOMBRE DE PASSES e = = g o,8o 7 J
Q/S = 0.12
D E S
T!!i IÎ9N_PES MATERIAUX^
A
COUCHE DE FORME REMBLAI
X
PROFILS PROFILS f
1
DEPOT NIVEAU j
P. 112 AU P.118
I 1 ème couche
VOLUME MIS EN ŒUVRE
30 x 24 x 0,80 -
576
24 + 10 x 30 x 0,80 = 408
x 30 x 0,80 = 264
Total 1248
1248 m 3
SURFACE
BALAYFF
CLASSIFICATION
y//////.
C 3
m
Distance parcourue par le compat
teur :
709,500 - 653,600
55,9
10
5,59
Surface balayée par le compacteur
:
5590 x 1,98 = 11.068 m2
La laboratori Subdivision
L'Entroprlt*
1I.068 m-
Q/S RÉALISE = 0,11
| CONCLUSIONS Compactage convenable
O/S OBJECTIF _ j 09
Q/S «ÉAUSÊ ~ ' '
Fig. 2 • Exemple de feuille de contrôle du suivi et de la qualité du produit sur chantier.
67

L'ensemble des éléments du contrôle de suivi et de la
qualité du produit étaient reportés sur des feuilles du
type de la figure 2.
CONSTATATIONS SUR CHANTIERS
Déviation de Labastide d'Anjou (Aude)
Il s'agit d'un petit chantier dont le coût des terrassements
est inférieur à 10 % du coût total des travaux.
Les fortes précipitations enregistrées pendant les deux
premiers mois des travaux, liées à un profil en long
très défavorable, avec la présence en plein milieu du
déblai d'un chantier d'ouvrage d'art empêchant une
bonne évacuation des eaux, ont conduit à une augmentation
importante des teneurs en eau des sols dont
les valeurs initiales étaient déjà en moyenne supérieures
à celles mesurées lors de la reconnaissance (fig. 3).
La présence fréquente de matériaux trop humides et
un volume excédentaire de déblais a permis de procéder
à la mise en dépôt fréquente sans problèmes. Le
contrôle en continu du compactage et les conditions
de réutilisation des sols correctement précisées ont
permis ainsi, lors de périodes critiques (teneur en eau
élevée et pas d'évaporation), de limiter le réemploi et
les cadences de l'entreprise, évitant ainsi certainement
la mauvaise mise en œuvre de matériaux et la constatation
à posteriori de résultats insuffisants.
La Division terrassements et chaussées du CETE
d'Aix-en-Provence a largement participé à la rédaction
du CCTP. Sur le plan contractuel, les disposi-
Fig. 3 - Caractéristiques des matériaux de la déviation de Labastide d'Anjou.
ESSAI CB B
Poinçonn ement irnm édiat
Poinçonn ement aprè s 4 j d'imbi :>ition__
/
s*
V—^
'
i
1 1 i i 1
8 10 12 14 16 18 20 22 w (%)
50 20 10
Fréquence
2,00
ESSAI PROCTOR NORMAL
3 couches dame PN
55 coups par couche
\
1,60
-
-
90% X
= 80%
>
J
s
1 ' i t i i 1 I
-i—l—i—i—i—i—i—i—i—r~
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 w (%) 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 w (%)
68

tions prévues, liées ou non à l'application de la RTR,
n'ont pas posé de problèmes.
Rectification RN 9.
Nature et état du matériau à la mise en œuvre.
Le maître d'œuvre, favorable à la méthode du contrôle
en continu, n'a pas rencontré par ailleurs de difficultés
relatives à l'installation et à l'exploitation du
compteur sur le compacteur.
Le matériel de compactage était un compacteur à pieds
dameurs, Caterpillar Tamping 815, classé PD 1 dans la
RTR. L'utilisation de ce matériel, aux doubles fonctions
de régalage et de compactage, a posé quelques
problèmes pour la prise en compte de la distance réellement
affectée au compactage.
Il a été admis par les différentes parties de ne prendre
en compte pour la détermination de S que la moitié de
la distance totale parcourue en fin de journée. Cette
décision découlant de la constatation suivante, facilement
vérifiable sur les disques d'enregistrement, à
savoir : la vitesse lors du régalage à la lame est toujours
faible et le plus souvent inférieure à 4 km/h,
valeur correspondant à plus de la moitié de celle normalement
préconisée pour ce type d'engin de compactage.
Fig. 4 - Matériau classé D4.
Malgré le volume important prévu en dépôt dans
l'équilibre déblai-remblai, un pourcentage élevé de
sols dans l'état A 2h a été mis en œuvre avec un compactage
faible. Ces conditions ne sont pas toujours
compatibles avec les problèmes de circulation des
engins de chantier.
Cela a conduit le maître d'œuvre à réaliser un traitement
de la plate-forme de terrassement (couche de
forme 2 x 0,5 cm traitée à la chaux et au ciment) non
prévu au marché, afin de pouvoir mettre en place la
première couche de chaussée dans de bonnes conditions.
Le choix au niveau du marché, qui consistait à ne pas
retenir la solution «traitement» dans le cas de sols
A 2 h, choix raisonnable si l'on prend en compte
l'équilibre de terre très favorable et la période de travaux
correspondant à la saison d'été, donc une bonne
proportion de jours de travail avec une évaporation
importante, a posé des problèmes au maître d'œuvre
par suite des modifications des conditions initialement
prévues. On peut noter que sur la durée des terrassements
proprements dits (exécution des déblais et mise
en remblai), il y a eu 11 jours d'arrêt de chantier pour
35 jours de travail.
Calibrage et rectification RN 9 (PK 0,00-PK 7,00)
(Aveyron)
La méthode de contrôle en continu envisagée pour ces
travaux est particulièrement bien adaptée aux matériaux
rencontrés, essentiellement de classe C et D
(fig. 4 et 5).
Toutefois, dans ce cas, la détermination de la classification
des matériaux mis en œuvre ne peut être vraiment
précisée qu'au moment des travaux. En effet, il
Fig. 5 - Matériau classé C3 ou C2 (cas d'un fractionnement plus
important ou d'une élimination des blocs >250 mm).
s'agit de matériaux rocheux, extraits à l'explosif, pour
lesquels la granularité est fonction des méthodes
d'extraction, de la qualité et de la structure du massif
rocheux.
Deux possibilités sont offertes au laboratoire pour
approcher au mieux la classe de sol :
— classification « de visu »,
— classification à partir d'essais suffisamment représentatifs.
C'est la seconde méthode qui a été retenue. Il a été
effectué une granulométrie sur camion à partir de
deux prélèvements importants (3 à 4 tonnes de matériaux)
représentatifs des matériaux rocheux rencontrés
après extraction dans les déblais.
Ce travail nécessitant un personnel et des moyens
(bascules) importants ne peut être réalisé qu'en début
69

de chantier pour quantifier au mieux les conditions
d'utilisation.
Il était en effet indispensable de préciser sur ce chantier
la classe de sol pour régler au mieux les problèmes
d'épaisseur de couche qui conditionnent dans une
large mesure le déroulement du chantier (rendement
du compacteur). Dans le cas extrême où l'on passe de
la mise en œuvre d'un matériau de classe D 4 à la mise
en œuvre d'un matériau de classe C3s, le rapport des
rendements du compacteur, de classe V 4a, atteint la
valeur de 1,6.
Cela a conduit le laboratoire à effectuer des essais de
comportement sur la fraction 0/20 de ces matériaux,
afin de mieux apprécier ensuite par un suivi des
teneurs en eau de cette fraction les conditions réelles
d'état.
Cette procédure, bien que peu explicitée dans la RTR
nous a donné satisfaction et nous paraît indispensable
à mettre en place dans le cas d'un chantier de ce type
où l'on ne dispose pas en permanence de «l'homme
qualité».
La figure 6 donne les principales caractéristiques des
matériaux et le détail des instructions « descriptives »
pour chaque classe de sol à l'usage du personnel de
surveillance (laboratoire départemental + surveillants).
Les cadences de travaux relativement faibles ont permis
aux deux entreprises adjudicataires de n'utiliser
qu'un seul compacteur de puissance bien adaptée au
matériau à mettre en œuvre (compacteur vibrant
tracté V 4a en location).
Nonobstant, l'élimination des éléments supérieurs à
500 mm était indispensable pour le respect de l'épaisseur
des couches, elle a été réalisée avec plus ou moins
de problèmes par les deux entreprises. L'une d'entre
elles a utilisé un maillage de trou de foration pour
Fig. 6 • Caractéristiques des matériaux de la RN 9.
70

l'extraction à l'explosif assez bien adapté, ne la conduisant
que dans quelques cas (zones les plus indurées,
calcaire dolomitique franc) à repousser lors du
régalage les éléments > 500 mm hors de la plateforme.
L'autre entreprise, travaillant dans une zone hétérogène
et utilisant un maillage et un type d'explosif
moins bien adaptés, a été amenée en début de chantier
à mettre en dépôt, à partir d'un tri à l'extraction, les
blocs de dimensions trop importantes (fig. 7). Par la
suite, une modification de son plan de tir et de la
nature de l'explosif lui a permis d'obtenir un matériau
plus fractionné. Ces travaux de calibrage et rectification,
comportant plusieurs zones de travail, ont obligé
le compacteur à des déplacements fréquents sur ces
différents sites. Ces conditions de réalisation ont compliqué
l'application de la méthode de contrôle du
compactage, principalement dans la saisie des paramètres
Q et S (la largeur à compacter n'étant pas toujours
supérieure à celle de la bille de l'engin). Quelques
difficultés ont également été constatées dans le
Fig. 7 • Chargement du déblai à la pelle, autorisant le tri et
l'élimination des gros blocs (à droite de la photo).
71

fonctionnement, le réglage et la maintenance du
compteur qui s'est révélé fragile et de fiabilité médiocre,
imposant lors des défaillances de ce dernier, un
contrôle manuel (relevé des heures de marche de
l'engin).
Le maître d'œuvre et l'entrepreneur ont cependant
souscrit pleinement à la méthode du contrôle en continu
du compactage qui « clarifie la situation, définit
la règle du jeu, précise les modalités d'exécution».
Sur le plan contractuel, les dispositions prévues n'ont
fait l'objet d'aucune difficulté. Quelques réserves ont
été toutefois faites par les entreprises quant à l'insuffisance
des éléments disponibles lors de la soumission
pour leur permettre d'apprécier les conditions réelles
d'extraction.
Il faut enfin noter qu'au vu des matériaux et compte
tenu de leur classification, le maître d'œuvre n'a eu
aucune difficulté, avant le démarrage de la mise en
remblai, à ne pas donner son agrément pour un compactage
de caractéristiques insuffisantes, mal adapté
aux conditions de mise en œuvre, compacteur de
classe V 2 conduisant à limiter la granulométrie de
mise en œuvre à un diamètre maximal de 250 mm
(condition peu réaliste et incompatible avec le coût
d'extraction et l'équilibre des terres), décision qu'il
aurait eu grand-peine à faire appliquer en l'absence de
la RTR.
Remblai d'accès au viaduc de Lalande
L'ouvrage à construire, dit «viaduc de Lalande», se
situait dans l'opération de raccordement de l'autoroure
A 61 à la pénétrante Nord de Toulouse. Les travaux
de terrassements du projet consistaient à réaliser
les remblais contigus à l'ouvrage, ainsi que l'aire de
préfabrication des éléments de l'ouvrage. L'entreprise
adjudicataire de l'ouvrage a également réalisé les terrassements
prévus exclusivement à partir de matériaux
d'emprunt.
Les matériaux provenaient pour leur majorité de
l'emprunt Gelis (graves argileuses alluvionnaires de la
moyenne terrasse de la Garonne) (fig. 8) et partiellement
(4 000 m 3 ) de la découverte graveleuse du gisement
de La Ramée (emprunt pour matériaux de
chaussée de l'A 61) (fig. 9). Ces deux matériaux
avaient fait l'objet d'études géotechniques détaillées.
Les remblais approvisionnés de classe C 2 étaient très
sensibles à l'eau. Le suivi de leur état (Wn sur la fraction
0/20), souvent très humide (sous-classe C2h), a
conduit à des arrêts fréquents à la mise en œuvre.
Ajoutez à cela l'insuffisance et la fluctuation en
période favorable de la flotte de camions d'approvisionnement,
le compacteur s'est révélé surdimensionné,
le cube de remblai mis en œuvre journellement
étant faible par rapport aux capacités de production
du compacteur.
En vérifiant alors que le compacteur travaillait en
continu pour un matériau C 2m et un temps sec, on
était assuré d'obtenir des valeurs Q/S largement plus
faibles que celles préconisées, donc un compactage
suffisant. Mais cette procédure s'avérait toutefois
source de problèmes (matelassage) lorsque l'on mettait
en œuvre des matériaux trop humides.
Déviation du CD 57
La réalisation de la majorité des remblais s'est faite à
l'aide de matériaux de classe A 2 et A 3 provenant de
deux emprunts différents. Ces matériaux ont été traités
partiellement au ciment ou à la chaux sur décision
du maître d'œuvre (dispositions prévues au CCTP).
Ce traitement a pu être réalisé dans de bonnes conditions
compte tenu de la présence toute proche du
chantier autoroutier de l'A 61, autorisant une plus
grande souplesse dans la livraison des liants —
1 800 tonnes de liants ont été employées pour traiter
les matériaux trop humides (fig. 10) — soit environ
50 % du remblai.
L'application de la Recommandation pour les terrassements
routiers s'est faite sur ce chantier sans problème
majeur. Le maître d'œuvre également responsable
du chantier précédent (viaduc de Lalande) a
apprécié la méthode de contrôle en continu du compactage
dans son ensemble ; sa principale critique a
porté essentiellement sur la difficulté relative, quand
le chantier de petite importance comporte plusieurs
zones à compacter, d'affecter l'énergie de compactage
réellement dépensée à chacune de ces zones (fig. 11).
Terrassements préliminaires,
Nord de Toulouse
autoroute pénétrante
Le marché prévoyait d'exécuter une partie des remblais
de l'autoroute pénétrante Nord de Toulouse et
72

Fig. 10 - Caractéristiques des matériaux du CD 57.
PourY^r: 2,65
Pour7 s= 2,65
Poury = 2,65
7d
S. ESSA 1 PROCTC R NORM/
yd
. R
1
ÎSAI PROC TOR
NOR MAL
S. ESS Al PROCT OR NORM^
2,00
1,80
W
\
\
1,80
\
\ \ \
w
, — " ~ \
W \
1,80
B 6
1,60
\
X^s.
s X,.
s ^
N
1 ,60
A 2
\ \
\
N
\ X v
1 ,60
s
N
X
X
X
1 1
1 1
i I
I I
i i 1 1 1 1
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
W % W (%) W (%)
ESSAI CBR
Poinçonnement immédiat
lp
ESSAI CBR
Poinçonnement immédiat
ESSAI CBR
Poinçonnement immédiat
A 2 h A 3 m^U A 3 h_
Fig. 11 - Exemple d'enregistrement montrant la
complexité d'affectation (CD57). Une bonne
utilisation de la plage «affectation» aurait
permis de mieux suivre le travail du compacteur.
Différentes
affectations
73

ESSAI CBR
Poinçonnement immédiat
lp 40
-C-2 s C 2 m C2 h
-> »——i 1 |—r 1 r—f—i 1
4 5 6 7 8 9 10 11 12 w (%) (fraction 0/20)
4 6 8 10 12 14 W (%)
I I
C2 S C 2 m C2 h
Fig. 12 - Caractéristiques des matériaux de la pénétrante Nord de Toulouse.
de mettre en œuvre une surcharge partielle et provisoire
sur ces remblais : les matériaux nécessaires à la
réalisation de ces travaux provenaient d'un emprunt
homogène de sol de classe C 2 situé à 15 km du projet
(le même que celui approvisionné sur le chantier de
Lalande).
Les remarques faites pour le remblai d'accès au viaduc
de Lalande concernant le suivi de l'état du matériau
sont les mêmes pour ce chantier (fig. 12).
Les cadences d'approvisionnement ont varié de 1 000
à 2 000 m en fonction des conditions météorologiques
et du nombre de camions mis à disposition sur le
3
chantier. Le maître d'œuvre a constaté des pannes
assez fréquentes du compteur installé sur le compacteur
; il n'a pas signalé par ailleurs d'autres difficultés
concernant l'application du contrôle en continu ou
relatives aux dispositions contractuelles critiquables
figurant au CCTP (voir ^Spécifications et tableau III).
Liaison RN 88-CD 112
Le remblai d'accès à l'ouvrage SNCF, seul point
«dur» de la liaison partout ailleurs à niveau du terrain
naturel, soit pour sa première partie dans les sols
fins limoneux (A2), soit ensuite dans les graves argilosableuses
(C2) n'a pas posé de problèmes majeurs
fig. 13). Le CCTP, outre qu'il précisait bien la nature,
sol de classe A, B ou C, et l'état (m ou s) que devraient
avoir les matériaux fournis par l'entreprise, faisait
obligation d'en donner les caractéristiques précises.
La mise en œuvre à partir d'un matériau homogène
aux mois de juin, juillet, août, avec des précipitations
très inférieures à la moyenne, n'a nécessité que des
interventions limitées du laboratoire pour caler l'état
du matériau de temps en temps à partir des teneurs en
eau de contrôle, par rapport aux études réalisées en
laboratoire. Il faut ajouter que le personnel de surveillance
de chantier du maître d'œuvre était particulièrement
bien au fait de la méthode et fort compétent.
74

ir
tp
ESSAI CBR
Poinçonnement Immédiat
40 1
Fig. 13 - Caractéristiques des matériaux de la liaison RN 88-CD 112.
PRISE EN COMPTE DES CONDITIONS
MÉTÉOROLOGIQUES
Pour l'application de la méthode de contrôle en continu
sur le chantier, il ne faut pas perdre de vue que
toute précipitation qui se produit entre le moment où
le matériau est extrait et le moment où il est compacté
a une incidence directe sur les conditions de réemploi.
La grille de décision permet de connaître immédiatement
les modifications éventuelles à apporter aux conditions
de régalage et de compactage, mais encore
faut-il avoir pu mesurer la teneur en eau du matériau à
la mise en œuvre.
De la même manière, des conditions d'évaporation
très favorables liées à des méthodes de régalage particulières
(par exemple matériau mis en œuvre à la niveleuse
et remué plusieurs fois) peuvent conduire également
à modifier la teneur en eau du matériau et nécessiter
alors une adaptation des conditions de compactage.
Hormis les problèmes liés à la détermination des jours
d'intempéries, les conditions météorologiques peuvent
donc être prises en compte sans difficulté pour
l'application de la méthode. Deux cas se présentent :
1. Prise en compte des conditions météorologiques
antérieures aux jour et heures de la mise en œuvre.
Dans ce cas, on a le plus souvent à préciser l'augmentation
de la teneur en eau du matériau, due à la précipitation.
2. Prise en compte des conditions météorologiques
pendant la mise en œuvre. Ici, il s'agit d'appréhender
l'évolution de teneur en eau susceptible d'intervenir
par suite de conditions météo tendant à augmenter la
teneur en eau (pluie) ou à la réduire (fortes evaporations).
On se place bien sûr toujours dans les conditions de
mise en œuvre autorisées par la RTR ; ainsi les instructions
à donner aux surveillants sont toujours simples,
elles portent le plus souvent sur une seule modification
du nombre de passes du compacteur.
75

Frequences
d'après relèves M 0 ]
X
Chantiers
Classes
Compacteur
Sols
Labastide
d'Anjou A2-B6 PD,
l'avantage de «définir la règle du jeu, de limiter les
incertitudes et de préciser à l'entrepreneur les conditions
de réalisation en obligeant ledit maître d'œuvre
à penser son chantier».
4
+ • • •
• • • • T
• X X X X X
• RN 9 C3-D4
A Lalande C2
v 2
• CD 57 A2 V2a
* Pénétrante c 2
V,a
+ RN 88 C2 V2a
Q/S Qb;«ctif
Elle a permis, dans tous les cas, de définir les conditions
d'emploi des matériaux de remblai et de s'assurer
que les moyens de compactage étaient bien adaptés
et suffisants.
Pour tous les chantiers comportant des matériaux de
type C ou D, c'est la seule méthode qui a pu apporter
au maître d'œuvre les éléments indispensables pour
juger de la qualité de ses remblais.
Cette procédure de contrôle est à comparer à celle parfois
employée et qui consiste à demander au laboratoire
de procéder à un contrôle une fois le remblai terminé.
TOLERANCES
Q/S objectif
Fig. 14 - Valeurs du rapport
Q/S réalisé
QUALITE DU REMBLAI
Ç/S
R^a(.ï«
Excepté sur les chantiers où le laboratoire était présent
en continu, le suivi du régalage était assuré par le surveillant
de chantier. Le débit des engins étant partout
largement compatible avec le volume de remblai mis
en œuvre par jour, il n'a pas été constaté de dérive
importante par rapport aux consignes fixées par le
maître d'oeuvre à l'entreprise.
L'effort de compactage a été globalement très satisfaisant
(fig. 14). On constate même qu'il a été dans de
nombreux cas surabondant. Si cela a peu d'importance
dans le cas de matériaux secs et insensibles à
l'eau (classe D 4 sur le chantier RN 9), cela peut par
contre conduire à des résultats défavorables pour les
sols fins humides (CD 57, déviation de Labastide
d'Anjou). Le degré de saturation du matériau compacté
est trop fort et on constate alors une chute de
portance de la plate-forme, préjudiciable à la bonne
mise en œuvre de la chaussée.
L'exemple de la pénétrante est caractéristique du surdimentionnement
des moyens de compactage par rapport
au débit d'approvisionnement des matériaux.
Bien sûr, dans ce cas on aurait pu limiter le temps de
compactage, mais pour des raisons de simplicité et de
«sécurité», le maître d'œuvre a préféré «laisser tourner
le compacteur toute la journée ».
BILAN
L'application de la Recommandation pour les terrassements
routiers a permis de mettre en place une procédure
de contrôle qui, au dire des maîtres d'œuvre, a
Dans de tels cas, le laboratoire se trouve souvent
devant l'alternative suivante :
— soit refuser d'intervenir en expliquant qu'avec des
moyens limités et peu coûteux il ne pourra pas fournir
les éléments objectifs et suffisants pour juger de la
qualité de l'ouvrage ;
— soit procéder à des mesures ne renseignant que sur
le comportement immédiat d'une plate-forme et
n'apportant aucun élément pour juger de la qualité
globale du remblai (surtout si, de surcroît, celui-ci est
de hauteur non négligeable). Elles n'apporteront dans
la majorité des cas aucun élément pour juger de la
qualité du compactage et par conséquent du risque de
tassement à long terme.
En conclusion, il apparaît que la mise en application
de la démarche de contrôle des tassements découlant
de la RTR ne doit pas être réservée aux grands chantiers
de type autoroute. Cette démarche est à notre
sens adaptée, quelle que soit la taille du chantier. Elle
nécessite l'adhésion complète des parties en présence
et une parfaite connaissance (identification) des matériaux
à mettre en œuvre.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] SETRA-LCPC Recommandation pour les terrassements
routiers, fasc. 1-2-3, janv. 1976.
[2] DIEZ R., L'autoroute des deux mers A 61, RGRA, 538,
p. 21-26.
[3] PETRONGARI J.-P., MOYNIER R., Application de la
méthode (Q/S,e ) au contrôle du compactage des terrassements
de l'autoroute A 42 dans la zone de Miribel-
Jonage, RGRA, 549, p. 17-25.
[4] HAVARD H., Utilisation de la méthode de contrôle continu
des terrassements sur la bretelle Est du Mans, Bull,
liaison Labo. P. et Ch., 103, sept.-oct. 1979, p. 75-79.
[5] SCHAEFFNER M., BAUCHARD M., DEJONCHEERE G.,
Méthode simple pour suivre le fonctionnement des compacteurs,
Bull, liaison Labo P. et Ch., 62, nov.-déc.
1972, p. 22-26.
76

TERRASSEmEflTS
ROUTIERS
Contrôle de l'exécution des remblais
et des couches de forme
Présentation du quatrième fascicule
de la Recommandation pour les terrassements routiers
RÉSUMÉ
Au cours des cinq dernières années, les moyens
de résoudre les problèmes posés par le contrôle
de l'exécution des remblais et des couches de
forme se sont considérablement enrichis,
notamment grâce aux éléments techniques
relatifs aux conditions d'utilisation des sols
publiés dans les trois premiers fascicules de la
Recommandation pour les terrassements
routiers et grâce à la mise au point d'appareils
de contrôle performants.
Le 4e fascicule de cette recommandation a pris
en compte ces apports récents et se veut un
guide à l'intention des maîtres d'œuvre pour
leur permettre de définir la procédure de
contrôle la mieux adaptée aux particularités de
chaque chantier.
Il est principalement constitué de quatre
parties. La première rappelle un certain nombre
de considérations générales relatives à la nécessité
du contrôle, à la responsabilité du maître
d'oeuvre, au stade d'avancement des travaux où
le contrôle doit s'exercer, etc.
La seconde partie analyse les problèmes du
contrôle du compactage, opération délicate
mais capitale dans l'évaluation de la qualité
d'un remblai. On fait notamment apparaître
l'intérêt de la méthode basée sur la vérification
des conditions d'emploi des compacteurs telles
qu'elles sont définies dans les fascicules 2 et 3.
La troisième partie est consacrée au contrôle de
la déformabilité des plates-formes. Sur ce point,
l'accent est mis sur les matériels de mesures
performants (dynaplaque, déflectographe)
existant actuellement pour résoudre ce
problème.
La quatrième partie récapitule les actions de
contrôle spécifique aux opérations de traitement
des sols en déplorant le peu de progrès
réalisé depuis 10 ans dans ce domaine.
Enfin, le fascicule est complété par deux
annexes : l'une traitant de la surveillance de
chantier et de son étroite imbrication avec les
actions de contrôle, l'autre rappelant de
manière très condensée les caractéristiques des
principaux essais intervenant dans l'exécution
du contrôle.
Marc SCHAEFFNER
Chargé de mission
Division Géotechnique
Géologie de l'ingénieur - Mécanique des roches
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
MOTS CLÉS : 51 - Contrôle - Terrassement •
Remblai - Couche de forme - Compactage •
Résistance (mater.) - Déformation • Sous-sol -
Traitement des sols • Chantier - Recommandation.
77
Bull, liaison Labo P. et Ch. • 121 • sept.-oct. 1982 - Réf. 2748

« Le contrôle est assez souvent un contrôle aveugle,
qui ne garantit pas la bonne exécution des travaux ».
C'est par cette formule assez crue, que les auteurs du
cours de formation continue « terrassements », édité
en 1971 par la Revue générale des Routes et des Aérodromes
[1], entendaient attirer l'attention des maîtres
d'oeuvre sur le degré de fiabilité qu'il convenait
d'accorder au contrôle des terrassements routiers, tel
qu'il était conçu et exécuté à l'époque.
Il faut en effet se souvenir des nombreuses études
publiées au début des années 1970 [2] et tout particulièrement
des communications présentées au Symposium
OCDE sur le contrôle de la qualité des ouvrages
routiers d'Aix-en-Provence en 1970 [3, 4] qui démontraient
l'impossibilité d'appliquer aux ouvrages de terrassements
les principes du contrôle statistique de
réception qui avait cependant largement fait ses preuves
dans la fabrication industrielle.
sols significatifs vis-à-vis de leurs conditions de mise
en remblai ou en couche de forme (dimension maximale
des gros éléments, °?o de fines, Ip, ES, état
d'humidité relative, caractère évolutif, etc.).
— Pour chaque classe ou sous-classe de sol ainsi distinguée
et en fonction des conditions météorologiques
au moment des travaux, énoncé des conditions d'utilisation
conduisant à la réalisation d'ouvrage de qualité
normale, ces conditions pouvant, dans le cas des remblais
par exemple, porter sur le mode d'extraction,
d'action sur la teneur en eau, de traitement ou technique
d'amélioration, ainsi que sur les modalités de
régalage et de compactage.
— Enfin (du fait de l'interdépendance existant entre
les modalités de régalage et de compactage exigées
pour un sol donné et les caractéristiques des engins de
compactage utilisés) proposition d'indications précises
sur le mode d'utilisation des compacteurs, formulées
à partir de deux valeurs chiffrées :
Malgré les efforts développés par les ingénieurs des
laboratoires des Ponts et Chaussées pour trouver des
remèdes permettant de se rapprocher des conditions
exigées par ce type de contrôle de réception (mise au
point de matériels de mesure rapide de la densité en
place [5], de la teneur en eau et de la densité de référence
[6, 7] etc.), il est vite apparu qu'une réponse
globale au problème du contrôle de la qualité des
ouvrages de terrassements ne pourrait être apportée
en poursuivant la réflexion uniquement dans cette
voie. C'est d'ailleurs ce qu'exprimaient les auteurs du
cours de formation continue déjà cité lorsqu'ils indiquaient
: « Il n'est pas possible pour les terrassements
de concevoir le contrôle seulement dans son sens le
plus strict (à savoir la vérification, par des mesures,
que les spécifications chiffrées du cahier des charges
sont respectées)... C'est pourquoi, les praticiens de
tous les pays estiment bien que le contrôle des terrassements
doit nécessairement faire appel au jugement
de l'ingénieur fondé à la fois sur des résultats de mesures
et sur une observation visuelle du déroulement du
chantier».
On peut dire aujourd'hui que cette manière de considérer
le contrôle de la qualité des terrassements est à
l'origine des quatre fascicules de la Recommandation
pour les terrassements routiers (RTR) qui sont actuellement
publiés [8] et les a inspirés. En effet pour appliquer
cette nouvelle conception du contrôle, il s'agissait
tout d'abord de donner aux ingénieurs n'ayant
pas une longue pratique des chantiers de terrassements
les éléments techniques leur permettant d'estimer
les risques encourus par l'emploi de telle ou telle
technique de mise en œuvre des différents matériaux
rencontrés en terrassement. C'est ce qui est proposé
dans les fascicules 2 et 3 qui présentent sous une forme
facilement assimilable et applicable en pratique,
l'ensemble des conditions d'utilisation des sols aboutissant
à la réalisation de remblais et de couches de
forme de qualité suffisante. Rappelons que pour ce
faire, on a adopté la démarche suivante [9] :
— Etablissement d'une nouvelle classification des
sols s'appuyant sur des critères de nature et d'état des
• une valeur du rapport Q/S entre le volume Q du sol
compacté pendant un temps donné et la surface S
balayée par le compacteur pendant le même temps ;
• une valeur e de l'épaisseur maximale de la couche
pouvant être tolérée avec le compacteur envisagé.
Tous ces éléments, publiés dès 1976, ont fait apparaître
une nouvelle manière de percevoir et de traiter les
problèmes de terrassement, tant au niveau des études
et des marchés, qu'au niveau du suivi et du contrôle
des travaux. Dans ce dernier domaine, en particulier,
la méthode de contrôle découlant de la démarche RTR
et appelée un peu restrictivement méthode Q/S (car
elle ne doit pas se limiter à la vérification de ce seul
paramètre, mais porter sur l'ensemble des conditions
d'utilisation des sols préconisées dans la RTR) a progressivement
convaincu un nombre croissant de maîtres
d'œuvre et d'entrepreneurs responsables de
grands, comme de petits chantiers, et plusieurs d'entre
eux en ont rendu compte ces dernières années [10, 11,
12].
Une fois précisés, les éléments permettant à l'ingénieur
de se faire une première opinion de la qualité des
ouvrages à partir de l'observation directe du déroulement
du chantier, il restait encore à l'éclairer sur le
complément d'information qu'il pouvait attendre des
résultats des mesures. En effet, il est certain qu'il
existe des cas de chantier où le contrôle peut être
conçu avec une part importante de mesures et d'autres
au contraire où, les mesures sur les sols en place
n'étant plus significatives ou non réalisables en pratique,
il faut faire porter le contrôle sur la vérification
des règles d'exécution aidé en cela par des moyens de
mesure et d'enregistrement des conditions de fonctionnement
des compacteurs (tachographes, compteurs
horaires, pesons-bascules, etc.).
L'objet du fascicule 4 de la RTR présenté ci-après est
principalement de préciser les modalités de ce contrôle
des règles d'exécution appelé ici «contrôle en continu»
et de situer son champ d'application par rap-
78

port au contrôle traditionnel fondé sur des mesures
réalisées sur les sols mis en place. Cela a pu être mené
à bien grâce aux nombreuses constatations réalisées
ces dernières années sur une grande variété de chantiers
de. terrassement, dont les responsables avaient
décidé d'appliquer la nouvelle conception du contrôle
déjà implicitement contenue dans les trois premiers
fascicules de la RTR. En contrepartie, le fait d'avoir
voulu s'appuyer sur des constatations faites dans des
conditions réelles de chantier pour codifier le contrôle
de l'exécution des remblais et des couches de forme
dans un 4 e fascicule, explique le délai relativement
long qui le sépare de la publication des trois premiers.
LA NÉCESSITÉ DU
CONTRÔLE
Une première partie du fascicule est consacrée à différentes
considérations d'ordre général, relatives au
contrôle des travaux exécutés dans le cadre d'un marché
en se référant aux documents officiels en vigueur
[13].
On rappelle notamment le principe de base selon
lequel le maître d'oeuvre doit procéder au contrôle des
prestations de l'entrepreneur, étant donné qu'il est
responsable de la qualité des ouvrages vis-à-vis du
maître d'ouvrage. Partant de là, le maître d'oeuvre
doit donc concevoir une procédure de contrôle qui lui
permette une évaluation suffisamment sûre de la qualité
des travaux pour pouvoir garantir que les exigences
de qualité des ouvrages fixées par le maître
d'ouvrage sont effectivement respectées.
Enfin, la procédure de contrôle choisie par le maître
d'oeuvre doit pouvoir être formulée dans les pièces
contractuelles, de manière à définir très clairement les
responsabilités de l'entrepreneur sans lui imposer des
contraintes inutiles qui entraveraient son efficacité.
On attire ensuite l'attention sur les deux écueils qui
guettent toute procédure de contrôle de travaux. Le
premier est celui d'aboutir à des impasses dans le cas
où les résultats du contrôle sont défavorables, impasses
qui peuvent se situer sur plusieurs plans : financier,
délai, responsabilité entre plusieurs entrepreneurs,
technique... Le second écueil évoqué est celui
d'un manque de validité technique et de faisabilité
opérationnelle des mesures sur lesquelles s'appuie le
contrôle.
L'ensemble de ces considérations s'applique en fait au
contrôle de la majorité des types d'ouvrages. Dans le
cas des ouvrages de terrassements routiers en particulier,
elles se traduisent par la nécessité d'une part de
bien choisir les stades d'avancement des travaux
auquel le contrôle doit être réalisé pour ne pas risquer
d'aboutir aux impasses précitées. Différents éléments
sont d'ailleurs donnés dans le document pour éclairer
le maître d'oeuvre sur les caractéristiques des différents
stades auxquels on peut envisager de faire porter
le contrôle. Dans le cas du contrôle du compactage,
notamment le tableau I résume ces différents éléments.
En outre, en ce qui concerne la validité et la
faisabilité des mesures de contrôle, pour le contrôle
du compactage principalement, on attire l'attention
du maître d'œuvre sur le fait qu'il n'existe pas toujours
de moyens permettant de réaliser ces mesures à
un stade d'avancement des travaux qui pourrait être
jugé par ailleurs comme le plus opportun.
Enfin, 1'« autocontrôle » ou contrôle effectué sous la
responsabilité de l'entrepreneur n'a volontairement
pas été évoqué dans le document, principalement
parce que ce type de contrôle suppose que le maître
d'œuvre puisse en vérifier la fiabilité selon une procédure
contractuelle bien définie et techniquement fondée.
Or, principalement pour le contrôle du compactage,
imaginer une telle procédure est difficile, compte
tenu de la variabilité des sols rencontrés, cela conduirait
de toute façon à alourdir considérablement et inutilement
la charge du contrôle. En revanche, il est toujours
possible que le maître d'œuvre fasse appel, pour
tout ou partie des tâches de contrôle, à des moyens de
l'entreprise, mais il lui appartient, par tout moyen de
son choix, de s'assurer de la qualité de la prestation
fournie. S'il n'en est pas convaincu, il doit alors concevoir
une autre procédure, faisant appel à d'autres
moyens ; dans ce cas, il est clair que la charge de ces
nouveaux moyens lui revient.
LE CONTRÔLE DU
COMPACTAGE
Une opération délicate, mais capitale dans l'évaluation
de la qualité des ouvrages routiers
On a déjà vu au travers de l'examen des considérations
générales développées au début du fascicule 4,
que le contrôle du compactage présentait un certain
nombre de difficultés d'ordre technique et opérationnel.
Il revient à la RTR d'avoir proposé une nouvelle
méthode qui progressivement pourra s'appliquer à
l'ensemble des matériaux terrassés et qui repose sur le
contrôle en continu de leurs conditions de mise en
œuvre. Rappelons que cette méthode implique :
— d'avoir identifié le matériau mis en œuvre selon la
nouvelle classification de la RTR ;
— de connaître les conditions de mise en œuvre
(méthode d'extraction particulière, action sur la
teneur en eau, nécessité d'un traitement, etc.) requises
pour le sol considéré (tirées du fascicule 2) ;
— de connaître les conditions de régalage et de compactage
du sol, compte tenu des engins de compactage
utilisés, exprimés à partir des deux paramètres e et
Q/S déjà mentionnés (tirés du fascicule 3) ;
— de vérifier sur le chantier le respect de l'ensemble
de ces conditions.
Le fascicule 4 précise en détail la nature des spécifications
à prescrire et les modalités de l'exécution pratique
du contrôle, qui se confond d'ailleurs en partie
avec la surveillance de chantier.
Par ailleurs, et comme cela a déjà été évoqué, il existe
des cas de chantier où le contrôle du compactage, à
partir des mesures de densités (densité en place et densité
de référence), reste techniquement fondé et réali-
79

TABLEAU I
Caractéristiques des opérations de contrôle du compactage aux différents stades d'intervention envisageables
Sens d'évolution pour :
Stade
d'intervention
considéré
Principales
conditions
requises
- conséquences de
résultats défavorables
éventuels prévues au
marché.
Principales
actions
à mener
- diagraphie de densité
sèche sur toute
la hauteur de l'ouvrage.
- la liberté de l'entreprise
dans la conduite
du chantier
- le risqued'aboutir à
des impasses
MAXIMUM
- la contribution du
maître d'oeuvre au
contrôle pendant les
travaux
- la possibilité d'interpréter
les résultats des
mesures du contrôle
MINIMUM
Ouvrage
terminé
- matériaux ne devant
pas comporter plus de
25 % d'éléments tels
que D > 20 mm
(essai proctor).
- disponibilité du matériel
de diagraphie.
- prélèvements d'échantillons
pour :
• la détermination
de la densité de référence,
• la teneur en eau.
- hauteur du remblai
limite aux possibilités
d'investigation du
matériel de diagraphie
utilisé.
- matériaux ne comportant
pas plus de
25 % d'éléments tels
que D > 20 mm
(essai proctor).
- mesure de densité
sèche sur toute l'épaisseur
de la (ou
des) couches considérées.
Couches
élémentaires
- épaisseur de couche
compatible avec le
matériel de mesure de
densité utilisé (en
général ^ 50 cm).
- présence sur chantier
de moyens de
contrôle suffisants
pour effectuer les
essais à la fréquence
souhaitée par le maître
d'œuvre.
- prélèvements d'échantillons
pour :
• la détermination
de la densité de référence,
• la teneur en eau.
1(11
En continu
- définition précise des
conditions d'utilisation
des sols dans le
CCTP.
- connaissance permanente
de la nature
et de l'état des sols
mis en œuvre.
- suivi en continu des
règles d'exécution.
- identification des
matériaux à partir des
essais classiques et
de l'appréciation visuelle.
- vérification du respect
des conditions
d'utilisation des sols
et des modalités de
fonctionnement des
compacteurs.
MINIMUM
MAXIMUM
80

TABLEAU II
Eléments intervenant dans le choix de la procédure de contrôle du compactage des remblais et des couches de forme
DONNÉES TECHNIQUES
DONNÉES
OPÉRATIONNELLES
TYPE DE SPÉCIFICATIONS (S)
ET DE CONTRÔLE (C) APPROPRIÉ
CAS
N°
On
se trouve
Le contrôle par
Le contrôle cou­
dans un des cas
mesure des denrant
par mesure
traités dans les
sités en place est
des densités est
tableaux de la
possible.
possible.
Recommandation,
fascicule 3.
Préférence pour
le contrôle « par
densité ».
Préférence pour
le contrôle « en
continu ».
(S) Valeurs de densités en place à \
D
., ,
obtenir. ^ t A.
f contrôle
(C) Vérification des densités en \ J„?-t/
, ., 1 densité ».
place obtenues. (
(S) Modalités d'emploi des com- 1
pacteurs.
I Procédure de
> contrôle « en
(C) Vérification des modalités \ continu ».
d'emploi des compacteurs. J
1
2
Le contrôle courant par mesures de
densité est impossible.
Procédure de contrôle « en continu » (idem,
cas n° 2).
3
Le contrôle par
mesure des densités
en place est
impossible.
Procédure de contrôle « en continu » (idem,
cas n° 2). 4
On ne se trouve
Le contrôle par
Le contrôle cou­
pas dans un des
mesure des denrant
par mesure
cas traités dans
sités en place est
des densités est
les tableaux de
possible.
possible.
la RTR, fascicule
3.
Préférence pour
le contrôle « par
densité ».
Préférence pour
le contrôle « en
continu ».
Procédure de contrôle « par densité » (idem,
cas n° 1). 5
(S) Modalités d'emploi des compac- \
teurs déterminées sur des planches 1 p r0
cédure de
d'essai à partir de mesures de densité. ( contrôle « en
(C) Vérification du respect des \ c o n t i n u »•
modalités d'emploi des compacteurs. /
6
Le contrôle courant par mesures de
densité est exclu mais des planches
d'essai s'appuyant sur des mesures
de densité sont possibles.
Procédure de contrôle « en continu » (idem,
cas n° 6). 7
Le contrôle courant ainsi que les
planches d'essai s'appuyant sur des
mesures de densité sont exclus.
Choisir parmi les procédures définies dans les cas
n°s 9, io, 12.
8
Le contrôle par
Le contrôle cou­
mesure des denrant
par mesures
sités en place est
des tassements
impossible. (Le
par
nivellement
contrôle des tas­
est possible.
sements
par
nivellement est
toujours possible
mais sa fiabilité
est assez mal
connue).
Préférence pour
le contrôle « par
mesures de tassement
par nivellement
».
Préférence pour
le contrôle « en
continu ».
(S) Tassements maximaux admissibles
sous une sollicitation donnée (sous un
compacteur par exemple).
Procédure de
contrôle
« par tassements
».
(C) Vérification des tassements
constatés.
(S) Modalités d'emploi des com- i
pacteurs déterminées sur des plan- I
ches d'essai et sur la base des mesu- / Procédure de
res de tassements.
[ contrôle « en
(C) Vérification du respect des J c o n t i n « »•
modalités d'emploi des compacteurs. /
9
10
Le contrôle courant par mesures de
tassements est exclu mais des planches
d'essai s'appuyant sur des
mesures de tassement par nivellement
sont possibles.
Procédure de contrôle « en continu » (idem,
cas n° 10). 11
Le contrôle courant ainsi que les
planches d'essai s'appuyant sur des
mesures de tassement par nivellement
sont exclus.
(S) Modalités d'emploi des compacteurs
déduites par analogie
avec un cas proche traité dans les
tableaux de la RTR.
(C) Vérification des modalités
d'emploi des compacteurs.
Procédure de
contrôle « en
continu ».
12
81

sable opérationnellement. Le fascicule 4 a entrepris
d'éclairer les maîtres d'oeuvre sur les conditions que
doivent satisfaire de tels chantiers, notamment en précisant
les classes de sols les mieux adaptées à ce type
de contrôle et en donnant quelques indications sur les
moyens de laboratoire nécessaires.
le fascicule 4 comment des mesures de densité peuvent
être associées au contrôle des modalités d'utilisation
des engins, sans être en contradiction avec le principe
ci-dessus tout en concourant à une meilleure efficacité
du contrôle.
On rappelle également les valeurs des spécifications de
compacités à prescrire dans les remblais et couches de
forme de qualité courante. A ce sujet, il convient de
mentionner la recommandation d'une spécification
nouvelle, applicable aux sols sensibles à l'eau, portant
sur l'obtention d'une valeur du degré de saturation
qui doit se situer dans la fourchette comprise entre 60
et 95 %. Le contrôle de ce paramètre ne nécessite toutefois
aucune mesure supplémentaire, puisqu'il se calcule
directement avec les valeurs déterminées pour le
calcul de la densité sèche et à partir d'une estimation
de la masse volumique des grains. On donne en détail
les justifications de l'introduction de cette spécification
supplémentaire.
Une autre méthode de contrôle du compactage est
également envisagée, lorsque des deux méthodes précédentes,
aucune ne peut s'appliquer (matériaux spéciaux
non traités dans les fascicules 2 et 3, absence de
moyens de laboratoire, etc.). Elle repose sur la mesure
du tassement sur une partie représentative de la couche
à contrôler avant et après lui avoir fait subir un
compactage supplémentaire de une ou deux passes de
compacteur. Bien entendu, cette méthode suppose au
départ un choix réfléchi du compacteur utilisé et de
l'épaisseur de la couche mise en oeuvre, selon ce que
l'on peut préjuger du comportement du matériau considéré.
Il faut remarquer que ces trois méthodes de contrôle
de compactage sont les seules envisagées dans le document
et, qu'en particulier, aucune méthode reposant
sur des mesures de caractéristiques mécaniques (essais
de plaque, pénétromètre) n'a été retenue, en raison de
leur faible signification vis-à-vis du comportement à
long terme des matériaux de remblai.
Du fait de l'existence de différentes méthodes de contrôle
du compactage, chacune d'elle ayant son
domaine d'application particulier, le maître d'œuvre
doit donc faire un choix au moment où il conçoit la
procédure de contrôle qu'il compte faire appliquer sur
le chantier. Pour le guider dans ce choix, le fascicule 4
propose une démarche s'appuyant sur une analyse des
éléments techniques (possibilité ou non de procéder à
des mesures de densité ; être dans un cas traité ou non
dans les fascicules 2 et 3) et des éléments opérationnels
(disponibilité des matériels et du personnel, délai
de réponse des mesures, etc.) qu'il y a lieu de prendre
en considération. Le tableau II résume les différents
types de spécifications et de contrôle pouvant être
envisagés, en fonction des données techniques et opérationnelles
caractérisant chaque cas de chantier. On
peut constater à l'examen de ce tableau, qu'il n'est
jamais envisagé de spécifications portant à la fois sur
des densités et des conditions de fonctionnement des
compacteurs, le principe retenu étant qu'il n'est pas
normal de prescrire à la fois les résultats à obtenir et
les moyens pour y parvenir. On analyse toutefois dans
LE CONTRÔLE DE LA DÉFORMABILITÉ
DES PLATES-FORMES DE TERRASSEMENT
Une opération techniquement résolue, mais des difficultés
au niveau du partage des responsabilités maître
d'œuvre-entreprise en cas de résultats défavorables
Le fascicule 4 a pris acte des progrès réalisés ces dernières
années dans les appareils démesure de la déformabilité
des plates-formes de terrassement. Au déflectographe
utilisé déjà depuis quelques années, mais sur
un éventail de sols (sols fins traités principalement)
relativement réduit, est venue s'ajouter la dynaplaque
appareil spécifiquement conçu pour cette fonction (30
à 50 mesures à l'heure). Avec de tels matériels, il est
raisonnable d'envisager l'auscultation d'une plateforme
- support de chaussée, à raison d'au moins un
essai pour 100 m 2 .
Comme on dispose d'un matériel de mesure performant,
il est probable que l'on pourra progressivement
envisager une auscultation systématique des platesformes
- support de chaussée ; il se posera donc de
plus en plus souvent le problème de la prise en charge
des travaux de correction dont la nécessité aura été
décelée par les résultats du contrôle (purge, sùrdimensionnement,
traitement en place, etc.).
Le fascicule 4 apporte, sur le plan des principes du
moins, des éléments de réponse à cette question.
LE CONTRÔLE DES OPÉRATIONS
DE TRAITEMENTS DES SOLS
Des solutions techniques sont encore à rechercher
Dans ce domaine, le fascicule 4 n'apporte pas d'éléments
vraiment nouveaux, puisque pour l'essentiel il
reprend les spécifications et les modalités de contrôle
déjà énoncées dans la Recommandation pour le traitement
en place des sols fins à la chaux de 1972 [14] et
renvoie à ce document pour les détails pratiques des
opérations à effectuer. Il faut en effet reconnaître que
peu de progrès dans le contrôle de ce type de travaux
ont été réalisés depuis cette époque ; en particulier on
n'est toujours pas en mesure de proposer une méthode
de contrôle courant du dosage pondéral d'un liant
hydraulique mélangé à un sol, alors que le contrôle de
ce dosage au stade d'une couche en fin de malaxage
serait particulièrement intéressant.
Il faut toutefois mentionner une étude publiée après la
parution du fascicule 4. Cette étude porte sur la comparaison
des performances de deux types d'épandeurs
et a débouché sur la proposition d'une méthode de
contrôle de l'épandage techniquement valable et parfaitement
applicable opérationnellement [15].
82

Les gammadensimètres R 30 et R 50 resteront encore
longtemps les appareils traditionnels du contrôle du
compactage des remblais par mesures de densités couche
par couche.
La double sonde gamma « Terrassements»
permet de déterminer
le profil des densités dans un
remblai sur plusieurs mètres
d'épaisseur, mais la complexité
de sa mise en œuvre la réserve,
pour l'instant du moins, aux
planches d'essai, aux études
générales sur le compactage,
aux expertises, etc., mais non
au contrôle courant des remblais.
Les tachographes montés
d'origine sur les compacteurs
modernes constituent des
instruments simples et fiables
permettant de vérifier les
conditions d'emploi des
engins d'une manière
continue.
Le déflectographe constitue
l'appareil de mesure de la
déformabilité des platesformes
de terrassement présentant
le rendement le plus
élevé (1000 mesures à
l'heure). M convient cependant
de prendre garde à la
signification de la déflexion
mesurée dans le cas de sols
comportant des gros éléments
pouvant « basculer » sans le
passage des roues ou dans le
cas de sols sensibles à l'eau
très déformables, comme le
montre la photographie de
droite.
83

La dynaplaque est un appareil
spécifiquement conçu
pour la mesure de la déformabilité
des plates-formes de
terrassement (possibilité
d'ausculter la quasi-totalité
des natures de sols à raison
de 30 à 50 points de mesure
à l'heure). Sur ce modèle, il
a été monté à l'arrière du
véhicule une tarière continue
permettant d'effectuer un
prélèvement rapide du sol
pour rechercher les raisons
d'un éventuel mauvais résultat
de déformabilité.
Ce n'est pas le contrôle qui
évitera à un chantier de
terrassement de se trouver
dans une situation aussi
déplorable...mais bien davantage
un suivi permanent et
rigoureux des travaux.
Une action importante
de la surveillance d'un
chantier de terrassement
dans des sols sensibles
à l'eau est de s'assurer,
voire d'ordonner des mesures de protection des plates-formes,
vis-à-vis des précipitations.
Sur les photographies du haut, on imagine bien que le délai de
reprise des travaux après un orage sera très différent sur chacun de
ces deux chantiers.
Sur la photographie du bas, une pente transversale associée à une
fermeture à l'aide d'un rouleau à pneus garantissent une excellente
protection à cette plate-forme en sol argileux.
84

Le compactage des talus de remblais est une
opération toujours difficile à faire exécuter, mais
cependant capitale pour la qualité des ouvrages,
comme l'indique la photographie ci-contre. Il
existe cependant des techniques relativement
simples pour y parvenir ; ci-dessous, à gauche,
la méthode dite du « remblai excédentaire » et,
à droite, le réglage du talus à l'aide d'un bouteur
de moyenne, et, si possible, de forte puissance.
x i v ^
LA SURVEILLANCE DE CHANTIER
ET LES CARACTÉRISTIQUES DES ESSAIS
Deux annexes qui complètent par une note concrète et
pratique les problèmes du contrôle des terrassements
routiers
La première annexe consacrée à la surveillance de
chantier a été introduite dans le fascicule 4 à la
demande des Inspecteurs généraux spécialisés Routes
pour bien montrer l'étroite imbrication qui existe en
permanence dans les travaux de terrassement entre les
actions de surveillance de chantier et de contrôle proprement
dit, et pour souligner l'impuissance d'un contrôle
qui ne s'appuierait pas sur un bon suivi des travaux.
Dans cette annexe, toutefois, seules les actions de surveillance
ayant une incidence directe sur la qualité
technique des ouvrages ont été recensées ; elles sont
présentées essentiellement sous la forme d'une liste
dont le principal objet est de constituer un aidemémoire
pour le maître d'oeuvre et le surveillant de
chantier. A titre indicatif, on reproduit page 86 le
paragraphe relatif aux règles de surveillance applicables
à l'exécution des remblais en terrains meubles.
La seconde annexe s'est donnée comme objectif de
rappeler au maître d'oeuvre, sous la forme la plus condensée
possible, les principales caractéristiques des
essais intervenant dans l'exécution du contrôle. On
pourra d'ailleurs en juger à partir de la table de classement
des essais concernés et d'un exemple portant sur
l'essai proctor, reproduits page 87.
CONCLUSION
La RTR, un document méthodologique d'application
générale pour les problèmes de terrassements routiers
Avec les quatre fascicules de la Recommandation
pour les terrassements routiers publiés, on peut considérer
que l'on dispose à présent d'une méthodologie
d'ensemble, permettant de poser et de traiter selon
une démarche cohérente l'ensemble des problèmes de
terrassements routiers.
Ces documents apportent en effet les réponses aux
principales questions techniques qui se posent lors de
la réalisation de tels ouvrages.
Ainsi, au niveau de l'établissement du projet, les fascicules
2 et 3 répondent aux questions de la possibilité
ou non et dans quelles conditions, selon la situation
météorologique au moment des travaux, les différentes
classes de sols distinguées au cours de la reconnaissance
géotechnique peuvent être utilisées dans des
remblais et des couches de forme.
Au niveau de la rédaction des pièces contractuelles,
l'ensemble des quatre fascicules apporte les éléments
permettant d'exprimer la qualité recherchée à partir
de spécifications claires et facilement contrôlables.
Enfin, au niveau du contrôle et du suivi des travaux,
les actions à mener sont clairement définies dans le
fascicule 4 qui vient d'être examiné.
Bien sûr un tel ensemble est encore perfectible et des
recherches sont en cours dans ce sens.
85

C'est ainsi que, progressivement, on va être en mesure
de proposer :
— des méthodes plus performantes pour le contrôle
des opérations de traitement des sols.
— une classification complète des roches évolutives,
ainsi que les conditions de réutilisation propres à chaque
classe,
— une classification des compacteurs vibrants, prenant
davantage en compte les résultats des recherches
les plus récentes sur le compactage par vibration,
Quoi qu'il en soit, dès à présent les nombreuses publications,
communications aux congrès internationaux,
ainsi que les déclarations et opinions exprimées verbalement
sont garantes du progrès apporté par cette
nouvelle méthodologie dans la réalisation des remblais
routiers et des couches de forme.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] GAUDP., LEFLAIVEE., RGRA : suppl. 463, mars 1971,
fasc. Recyclage Formation continue : Les Terrassements,
2 e
partie.
[2] GROUPE DE TRAVAIL DES LPC, Le contrôle des terrassements,
Bull, liaison Labo. routiers P. et Ch., 46,
juill.-août 1970, p. 61-92.
[3] LEFLAIVE E., SIMON J., Nombre et dimensions des
échantillons : incidence sur l'interprétation du contrôle,
Comm. Symposium OCDE Aix-en-provence, nov. 1970,
Bull, liaison Labo. P. et Ch., spécial X, mars 1975, p.
162-166.
[4] SHERWOOD P. T., Reproductibilité des essais de classification
et de compactage des sols, Comm. Symposium
OCDE Aix-en-provence, nov. 1970, Bull, liaison Labo.
P. et Ch., spécial X, mars 1975, p. 145-161.
[5] GABILLY Y., Les gammadensimètres R, Bull, liaison
Labo. routiers P. et Ch., 36, janv.-févr. 1969, p. 53-76.
[6] GRANGER M., Méthode rapide de compactage des sols
fins, Bull, liaison Labo. routiers P. et Ch., 40, sept.-oct.
1969, p. 43-48.
[7] CIMPELLI CH., Contrôle du compactage des sols fins pollués,
Bull, liaison Labo. routiers P. et Ch., 48, nov.
1970, p. 17-19.
[8] SETRA-LCPC, Recommandation pour les terrassements
routiers, fasc. 1-2-3, janv. 1976, fasc. 4, oct. 1981.
[9] LEFLAIVE E., SCHAEFFNER M., La recommandation
pour les terrassements routiers, Bull, liaison Labo. P. et
Ch., 86, nov.-déc. 1976, p. 101-112.
[10] ROBICHON Y., LAMBERT J., JOUBAULTM., RENARD B.,
COLLIN C, HAVARD H., FRAQUET P., Utilisation de la
méthode de contrôle continu des terrassements sur la
bretelle Est du Mans, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 97,
sept.-oct. 1979, p. 67-81.
[11] ALIAS J., La ligne nouvelle à très grande vitesse reliant
Paris au sud-est de la France, Bull. PCM, 8-9, août
1979.
[12] BONIN J., Les terrassements pour la construction de la
centrale nucléaire de Saint-Alban - Saint-Maurice, Travaux,
543, mai 1980.
[13] Guide à l'intention des maîtres d'ouvrage et des maîtres
d'œuvre établi par la Comm. centrale des marchés,
réimpr. 1980, J.O. de la République Franc., 2009.
[14] SETRA-LCPC, Recommandation pour le traitement en
place des sols fins à la chaux, août 1972.
[15] MÉDINGER J.-C, SCHAEFFNERM., L'épandeur à pulvérulent
à doseur pondéral. Une nouvelle possibilité de
développement de la stabilisation en place, Bull, liaison
Labo. P. et Ch., spécial XII, Matériels de travaux
publics, juin 1982, p. 87-103.
Extrait de l'annexe 1 - Surveillance de chantier
EXÉCUTION DES REMBLAIS ET DES DÉBLAIS EN TERRAINS
MEUBLES
Se tenir informé en permanence :
- des lieux d'extraction et de mise en œuvre ;
- de la nature et de l'état des sols extraits ;
- des prévisions météorologiques à court terme dans le cas de sols sensibles à l'eau ; utilisation des répondeurs téléphoniques
des stations météorologiques ;
- du mouvement des terres appliqué par l'entreprise ;
- de l'effectif des engins de production eu égard à celui des engins de compactage.
Vérifier :
- au moins une fois en début de journée la compatibilité des ateliers de terrassement engagés par l'entreprise (atelier de
compactage notamment) avec les conditions d'utilisation des sols prescrites dans le marché et en liaison avec la situation
météorologique du moment et sa probabilité d'évolution ;
- la conformité du plan de mouvement des terres suivi par l'entreprise avec celui visé par le maître d'œuvre ;
- les conditions de régalage et de compactage. En plus de la mesure de l'épaisseur des couches, du rapports Q/S, vitesse,
poids, fréquence lorsque le contrôle de ces valeurs est prescrit, vérifier la bonne répartition du compactage dans
l'espace (en exigeant que soit réalisé un balayage régulier sur tout le profil en travers y compris les bords des remblais) et
dans le temps (en vérifiant la concordance des horaires d'approvisionnement des matériaux sur le remblai avec les horaires
de compactage) ;
- la présence, lorsqu'elle est prescrite dans le marché, d'un compteur tachographe sur les engins de compactage, vérifier
également son fonctionnement correct et en particulier son étalonnage ;
- la compatibilité des compacteurs utilisés avec l'épaisseur des couches, ainsi que le maintien en bon état de fonctionnement
des engins de compactage (dispositif de vibration, notamment) ;
- l'état de fragmentation des déblais minés ou rippés qui ne doit pas laisser subsister d'éléments supérieurs à 0,5 m (ou
0,25 m en cas d'utilisation en couche de forme) ;
- l'absence de matelassage important sous la circulation des engins de transport, ou de compactage, dans la partie supérieure
des remblais ;
86

- le respect des délais entre les différentes phases de construction des remblais sur sols compressibles ;
- le compactage des talus de remblai. Dans le cas où la méthode du remblai excédentaire est prescrite, vérifier la bonne
exécution de cette opération (importance de la partie excédentaire, évacuation des terres en excès au moment et dans les
lieux prévus,...). Dans le cas où cette méthode n'est pas prescrite, vérifier la technique adoptée par l'entreprise (le profilage
des talus avec de gros bouteurs est une méthode souvent satisfaisante) ;
- le compactage des remblais contigiis aux ouvrages (culées, murs de soutènement...) et des remblais de tranchées. En
plus des mesures de contrôle normalement prévues, la surveillance sur les points indiqués pour les remblais courants
s'impose de manière encore plus vigilante pour ces remblais, en raison des difficultés pratiques bien connues qu'il y a à les
exécuter correctement et des tassements différentiels dont ils sont potentiellement le siège, du fait même de leur implantation
(raccordement à un point de tassement nul constitué par l'ouvrage d'art) ;
- la conformité de l'exécution des purges dans les zones définies dans le projet ou lors des réunions de chantier ;
- la conformité des pentes de talus avec celles du projet.
Constater :
- les dispositions de protection contre les précipitations (pluie ou neige) mises en place par l'entreprise dans le cas de sols
sensibles à l'eau ou à l'érosion ; apprécier si ces dispositions concordent avec les prévisions météorologiques à court terme
annoncées par la station de référence.
Recommander (voire imposer) :
- l'exécution systématique en fin de journée et avant tout arrêt de chantier d'un drainage efficace de la plate-forme.
Celui-ci consiste en général à :
• régler les plates-formes avec pente transversale (>5 %) et fermeture des surfaces réglées avec des rouleaux à pneus de
préférence ;
• exécuter des cordons latéraux avec aménagement de descentes d'eau en quantité, dimension et résistance suffisantes ;
• aménager des exutoires et dans l'impossibilité mettre en place des moyens de pompage.
Ordonner :
En dernier ressort et après approbation du maître d'oeuvre l'arrêt de la mise en œuvre si l'on considère que les conditions
essentielles d'obtention de la qualité ne sont plus remplies.
Extrait de l'annexe 2 - Caractéristiques des essais
TABLE DE CLASSEMENT
DES ESSAIS
— Teneur en eau
— Analyse granulométrique
— Limites d'Atterberg
— Equivalent de sable
— Essai au bleu de méthylène
— Essai proctor normal
— Indice CBR immédiat
— Indice CBR après immersion
— Fragmentabilité et altérabilité
— Densités sur blocs
Analyse des chaux
Test de réactivité
Dosage de la chaux dans un sol
Densité humide en place
Déformabilité d'une plate-forme.
ESSAI PROCTOR NORMAL
But de Principe de la Appareillage Domaine et limites Délai de
l'essai méthode de mesure spécifique d'application réponse
1.
Déterminer
les caractéristiques
optimum
- matériel de compactage Matériau non évolutif senproctonormal
d'un
proctor (moules-dame). sible à l'eau et ne compor­
tant pas plus de 25 %
matériau - machine à compacter d'éléments dont la dimen­
(teneur en (facultative). sion D dépasse 20 mm (cf.
eau optimale
et
tableau III).
densité Détermination des varia­ Pour les matériaux argi­ 4 à 72 h
sèche maxi­ tions de la densité sèche leux et très argileux (A3 et suivant la
male). d'un sol, compacté dans A4>la préparation des nature du
des conditions normali­ échantillons soumis à cet matériau et
2. sées, en fonction de sa essai est longue et délicate, la méthode
Caracté­ teneur en eau. donc difficilement réali­ de mesure
riser l'état sable sur chantier. La de la teneur
d'un maté­ détermination des carac­ en eau.
riau sensi­
téristiques proctor doit
ble à l'eau
alors se faire par corrépar
l'écart
lation avec les limites
entre sa
d'Atterberg par exemple.
teneur en
eau optimale
proctor
normal et
sa teneur
en eau
naturelle.
87

TEnnnssEmsnTS
ROUTIERS
Synthèse
d'une enquête sur les contrôlographes
Jean-Pierre BERTHIER
Ingénieur TPE
Division des chaussées et terrassements
Service d'Etudes techniques des Routes et Autoroutes
La faible proportion des sols terrassés satisfaisant aux exigences
de l'essai proctor, et donc susceptibles de faire
l'objet de mesures de densité (moins de 25 % des sols
d'après une étude réalisée en France en 1969), a conduit à
l'élaboration d'une méthode de contrôle en continu,
méthode dite du «Q/S», envisageable pour tous les sols.
Cette méthode ne s'appuie plus sur des mesures à posteriori,
comme le contrôle par densité, mais sur la vérification du
respect des modalités d'emploi des compacteurs, indiquées
dans le fascicule 3 de la Recommandation pour les terrassements
routiers (RTR).
RÉSUME
Le contrôle en continu du compactage des
remblais et couches de forme (méthode dite
du Q/S) nécessite la pose de contrôlographes
sur les compacteurs afin de vérifier le respect
de leurs modalités d'emploi. A la demande du
GSC « terrassements », le SÉTRA a effectué
une enquête sur le problème de l'adaptation de
ces contrôlographes, dérivés des « mouchards »
routiers, aux compacteurs. Il en ressort que
lorsque les différents intervenants sont acquis
à cette méthode, il n'y a pas d'obstacle majeur.
On a cependant noté de nombreux problèmes
de pose, de fonctionnement ou de maintenance
des contrôlographes, notamment en ce qui
concerne l'enregistrement de la fréquence de
vibration des rouleaux vibrants. Cette situation
devrait pouvoir être améliorée.
MOTS CLÉS : 51 - Contrôle - Compactage -
Continu - Remblai • Équipement - Appareil de
mesure - Temps (durée) - Longueur - Vitesse -
Fréquence - Rouleau vibrant - Enquête - Terrassement
- /Contrôlographe.
Le problème du contrôle du fonctionnement des compacteurs
se trouve dès lors posé. La méthode dite du « Q/S »
nécessite de connaître le paramètre S, surface balayée par le
compacteur, que l'on obtient en multipliant la largeur efficace
de l'engin par la distance qu'il a parcourue lors du
compactage. En plus de la connaissance de cette distance,
l'application de la méthode impose de s'assurer que les compacteurs
sont utilisés de façon satisfaisante et donc de connaître
en continu leur vitesse d'évolution et, pour les rouleaux
vibrants, leur fréquence de vibration. L'obtention de
ces différentes informations est normalement obtenue en
équipant les compacteurs de contrôlographes, appareils
dérivés des «mouchards» routiers, et qui permettent
d'obtenir le temps d'utilisation de l'engin, la distance parcourue
en fonction du temps, l'enregistrement de la vitesse
et éventuellement de la fréquence de vibration ; ces renseignements
étant inscrits sur des disques que l'on peut exploiter
en fin de journée (fig. 1). Les contrôlographes sont
aujourd'hui utilisés de façon très courante sur les chantiers
88
Bull, liaison Labo P. et Ch. -121 - sept.-oct. 1982 - Réf. 2744

de terrassements. On sait cependant par expérience,
que sur certains chantiers l'application de la méthode
ne se fait pas sans mal, sans que l'on connaisse toujours
l'origine de ces difficultés. En dehors des problèmes
purement techniques de nombreux facteurs
peuvent en effet intervenir : rédaction du marché,
organisation du chantier, importance de l'intervention
du laboratoire, attitude du maître d'oeuvre et de
l'entrepreneur, maintenance du matériel, etc.
Le problème de l'adaptation des contrôlographes aux
compacteurs, ainsi que l'effort consenti par l'unique
constructeur de ces appareils avait été soulevé, en
mars 1980, lors de la réunion du Groupe spécialisé de
coordination (GSC) Terrassements.
A la demande du GSC, le SETRA a alors organisé sur
ces questions une enquête dont le présent article se
propose d'effectuer la synthèse.
LE QUESTIONNAIRE
Etabli par le SETRA au printemps 1980, le questionnaire
(fig. 2) a été envoyé en plusieurs exemplaires à
chaque Division terrassements et chaussées des
CETE, à charge pour le correspondant Terrassements
de faire en sorte que pour chaque chantier où le contrôle
en continu est utilisé, une fiche soit remplie. Le
plus souvent, c'est une personne d'un laboratoire
régional qui s'en est chargée.
L'objectif du questionnaire était, une fois le caractère
du chantier rapidement établi, importance et maîtrise
d'œuvre notamment, de connaître les problèmes éventuellement
rencontrés et de pouvoir en déterminer
l'origine.
On s'est efforcé de rédiger un questionnaire suffisamment
détaillé pour pouvoir répondre à cet objectif,
mais cependant court pour pouvoir espérer qu'il soit
rempli attentivement. On a essayé par ailleurs de trouver
un compromis entre des questions suffisamment
précises et des questions plus ouvertes permettant à
l'enquêteur de donner son opinion et d'évoquer des
problèmes importants bien que n'étant pas au centre
de l'enquête.
DÉPOUILLEMENT DES FICHES
Trente-trois fiches ont été collectées ainsi que deux
avis généraux provenant de correspondants Terrassements
n'ayant pas retourné de fiches.
Bien que les renseignements recueillis ne constituent
pas une étude exhaustive, on peut penser que l'on dispose
d'une vision globalement satisfaisante. La
synthèse de ces fiches s'avère cependant délicate, les
problèmes soulevés étant très nombreux et les témoignages
parfois assez divergents. Il est d'autre part
impossible d'accorder la même importance à chaque
fiche sans tenir compte de l'importance du chantier et
de la précision des réponses. En définitive, il est parfois
difficile de dire si les problèmes rencontrés font
partie des aléas de chantier ou bien s'ils constituent un
véritable obstacle au contrôle en continu.
89

I - LE CHANTIER
CETE :
Nom :
ENQUÊTE CONTRÔLOGRAPHES
A envoyer à M avant (date)
Désignation du chantier :
Importance du chantier : Terrassements < 20 000 m 3 • > 20 000 m 3 •
Maître d'oeuvre : DDE • Société autoroutière • Autre •
Contrôle : Q/S exclusivement • Q/S partiellement •
II - LES CONTRÔLOGRAPHES
1. Compacteurs sur lesquels on a trouvé des contrôlographes : (type, marque,
classement).
• Ces compacteurs ont-ils été amenés sur chantier avec leur contrôlographe ?
• Dans le cas contraire, y a-t-il eu des difficultés liées à la pose des contrôlographes
? Lesquelles (problèmes d'ordre technique, liés à l'entrepreneur, au maître
d'œuvre...), sur quels compacteurs ?
• Y a-t-il eu des problèmes de mauvais fonctionnement : de quelle nature, sur
quels compacteurs ?
2. Compacteurs sur lesquels on n'a pas trouvé de contrôlographes : lesquels, causes
(impossibilités techniques, difficultés techniques, problèmes liés à l'entrepreneur, au
maître d'œuvre), conséquences...
III. CONCLUSIONS : principaux problèmes liés aux contrôlographes.
Commentaires.
Fig. 2 - Questionnaire
utilisé pour l'enquête.
Identification des chantiers
Importance des chantiers
— Inférieurs à 20 000 m 3 : 5 (tous dans la zone
d'action du CETE d'Aix-en-Provence)
— Supérieurs à 20 000 m 3 : 27
— non précisés : 1
Cela semble confirmer que la méthode du Q/S est peu
utilisée sur les petits chantiers (1). Il faut cependant
être prudent, les CETE, y compris les laboratoires,
intervenant certainement plutôt sur les chantiers
importants.
Maître d'œuvre
— DDE : 24
— Société autoroutière: 6
— SNCF : 1
— non précisé : 2
Contrôle
— Q/S exclusivement : 22
— Q/S partiellement : 9
— non précisé : 2
Ce point est à rapprocher du paragraphe sur les chantiers
possédant des compacteurs sans contrôlographes.
Présence de contrôlographes
— chantiers sur lesquels tous les compacteurs étaient
équipés à leur arrivée : 16 (soit 1 chantier sur 2) ;
— chantiers sur lesquels certains compacteurs
n'étaient pas équipés à leur arrivée : 7 ;
— chantiers sur lesquels la grande majorité des compacteurs
n'étaient pas équipés à leur arrivée : 6.
(1) On lira à cet égard avec intérêt dans le présent numéro, l'article de MM. Puig et Véron, Application de la RTR sur des chantiers de faible
importance. Constatations.
90

Le CETE de Bordeaux signale cependant que les compacteurs
sont rarement équipés à leur arrivée, contrairement
à ce qui semble se passer dans l'Est. Il apparaît
donc qu'une certaine diversité règne dans ce domaine.
— chantiers sur lesquels certains compacteurs fonctionnaient
sans contrôlographes : 10.
Il a été signalé trois fois que le maître d'œuvre n'a pas
demandé de contrôlographes, s'agissant de compacteurs
d'appoint ou amenés en cours de chantiers. Cinq
fois que l'on avait affaire à du matériel de location et
une seule fois l'existence d'un problème technique :
vibration trop importante sur un V 5 tracté.
Signalons également que pour chacun des sept chantiers
où l'on n'a pas relevé de problèmes de fonctionnement
de contrôlographes, tous les compacteurs sont
arrivés déjà équipés. Ce point peut difficilement être
considéré comme un simple hasard.
Il apparaît donc qu'il est très souhaitable d'obtenir
que les compacteurs arrivent sur chantier déjà équipés.
La fermeté du maître d'œuvre, dès la rédaction
du marché, devrait permettre d'y parvenir.
Problèmes de pose
On en a relevé sur sept fiches, les différentes catégories
de compacteurs (pneus, vibrants, pieds dameurs)
étant concernées. Certains cas ne sont pas dus au
matériel lui-même (problèmes liés à l'entrepreneur,
erreur dans le branchement, incompétence de l'entreprise
de location). Trois cas seulement sont explicités :
— sur un rouleau à pieds dameurs PDj, automobile :
le générateur d'impulsions s'est trouvé hors d'état de
marche dès la mise en service ;
— sur un rouleau vibrant V 5 tracté : vibration trop
importante. Le problème a été cependant résolu grâce
à un générateur d'impulsions sur le vibrant tracté, un
contrôlographe sur le tracteur et une liaison électrique
entre les deux ;
— sur un rouleau vibrant V 5 mono-axe tracté : du
fait de vibrations trop importantes, le contrôlographe
n'a pas été monté.
Les problèmes techniques de pose semblent donc rarement
impossibles à résoudre, mais il paraît cependant
y avoir un problème pour les vibrants tractés.
Fonctionnement des contrôlographes
Vingt-six fiches mentionnent des problèmes de fonctionnement.
Quelques cas semblent toutefois imputables
à de mauvaises manipulations ou à un entretien
défectueux.
Dans la quasi-totalité des cas, les problèmes de fonctionnement
sont intervenus sur des compacteurs
vibrants. Des pannes fréquentes de contrôlographe
nécessitant parfois son changement sont plusieurs fois
mentionnées. De plus, on a constaté de très nombreuses
fois des problèmes liés à l'enregistrement de la fréquence,
empêchant très souvent de vérifier ce paramètre.
Le fonctionnement des contrôlographes pour les compacteurs
vibrants n'est donc pas satisfaisant. Il semble
important de reproduire ici un commentaire mentionné
dans une fiche se rapportant à un chantier
autoroutier de 3,5 millions de m 3 sur lequel dix compacteurs
(dont huit vibrants) étaient équipés de contrôlographes
: «Si seul le contrôlographe monté sur
PAlbaret TT 1600 donne satisfaction, ce n'est pas le
simple fait du hasard ! en effet, cette société — au
dire d'un de ses spécialistes — a modifié en profondeur
le tachygraphe de type routier. Plus particulièrement,
c'est au niveau de l'adaptation des échelles
qu'une modification importante a été apportée. Le
constructeur ne s'est pas contenté d'une simple
démultiplication mécanique de rapport 1/10 comme
c'est le cas généralement». Cette modification, effectuée
en collaboration avec la société fabriquant les
contrôlographes ne pourrait-elle pas être généralisée à
tout contrôlographe ?
2 - Montage du
contrôlographe dans
la cabine du tracteur.
91

Il apparaît ainsi qu'un effort technique permettant
d'adapter définitivement les contrôlographes (d'origine
routière) aux compacteurs est à la fois nécessaire,
notamment pour les vibrants, et possible.
Maintenance des contrôlographes
L'incidence d'un mauvais fonctionnement de contrôlographes
est amplifiée par le fait qu'il y a parfois des
problèmes de délais de réparation (2 mois à Rouen
pour obtenir des pièces détachées) et de compétence
du personnel chargé de la maintenance. Le fait que les
compacteurs proviennent d'une société de location
semble de ce point de vue un élément défavorable.
Le problème de la maintenance et des délais de réparation
est certainement en partie conditionné par l'organisation
du chantier. Le fait qu'une panne de contrôlographe
n'arrête souvent pas l'utilisation du compacteur
ne pousse pas l'entrepreneur à effectuer une réparation
rapide et rend alors le contrôle illusoire.
Afin d'améliorer cette situation, une solution parfois
utilisée peut consister à posséder en réserve un contrôlographe,
voire pour les gros chantiers un compacteur
équipé.
Remarques
Bien que ne faisant pas strictement partie de l'objectif
de l'enquête, certains problèmes entravant l'utilisation
du contrôle en continu sont évoqués : par exemple
le manque de qualification du conducteur de
l'engin, le manque d'information au sein de l'entreprise,
le cheminement très long du disque pour son
exploitation, l'absence sur le disque de données indispensables
comme la date, le lieu, le compacteur.
Il est certain qu'il faut prendre en compte ces problèmes
si l'on veut avoir une idée globale de l'efficacité
des contrôlographes.
CAS DE QUELQUES CHANTIERS IMPORTANTS
Nous allons évoquer ici le cas de quatre fiches particulièrement
intéressantes du fait qu'elles sont remplies
de façon suffisamment détaillée et qu'elles se rapportent
à de très gros chantiers, ce qui présente l'avantage
de donner des indications sur de nombreux compacteurs
utilisés pendant un temps suffisamment long. En
outre, la mise en place d'un contrôle efficace étant
souvent plus aisée que sur de petits chantiers, on peut
penser que les problèmes spécifiques aux contrôlographes
peuvent être mieux appréciés.
— Cas n° 1 : chantier SNCF de 2,5 millions de m 3 .
Cinq compacteurs (quatre vibrants, un pieds dameurs),
tous équipés avant d'arriver sur chantier. Les seuls
problèmes évoqués concernent la maintenance défectueuse
au mois d'août pour les réparations courantes
par la société fabricant les contrôlographes et le retard
lorsque les compacteurs sont en location.
— Cas n° 2 : chantier autoroutier de 1,270 millions
de m 3 . Deux compacteurs (un vibrant et un pieds
dameurs) arrivés équipés. Aucun problème n'est
signalé. La conclusion de l'enquêteur est la suivante :
« dans la mesure où le maître d'ceuvre et l'entreprise
sont d'accord pour jouer le jeu, il n'y a pas de problèmes».
— Cas n° 3 : chantier autoroutier. Problèmes de
pose de contrôlographe sur deux vibrants tractés
(résolus sur l'un d'eux, cf. § Problèmes de pose).
L'enquêteur conclut cependant : «Si le maître
d'ceuvre veut appliquer la méthode (e, Q/S) avec
l'aide de l'entreprise et du laboratoire de chantier,
tout se passe très bien».
— Cas n° 4 : chantier autoroutier de 3,5 millions de
m 3 . Il s'agit du chantier évoqué au § Fonctionnement
des contrôlographes. Ce cas contraste avec les précédents
: tous les compacteurs (excepté le TT 1600)
posent des problèmes de fonctionnement du contrôlographe,
notamment en ce qui concerne l'enregistrement
de la fréquence. Cependant, le contrôle de ce
chantier s'est effectué dans des conditions à peu près
acceptables, l'entrepreneur ayant toujours un contrôlographe
disponible, susceptible d'en remplacer un
autre défectueux.
CONCLUSION
Le fait que sur certains gros chantiers le contrôle se
soit réalisé de façon tout à fait satisfaisante montre
que les problèmes que l'on peut rencontrer ne constituent
pas des obstacles insurmontables à l'application
de la méthode lorsque les différents intervenants,
notamment le maître d'ceuvre et l'entrepreneur, sont
acquis à cette méthode.
Il ne faut pas pour autant sous-estimer les problèmes
de contrôlographes. Ces problèmes sont réels et peuvent
nuire à la bonne application de la méthode ainsi
qu'à son développement, notamment sur les petits
chantiers. Ce sont essentiellement :
— des problèmes de pose pour les vibrants tractés,
— des problèmes de fonctionnement pour les
vibrants, notamment en ce qui concerne l'enregistrement
de la fréquence.
Ces problèmes techniques sont parfois aggravés par
des délais de réparation importants.
Le dépouillement de cette enquête nous paraît avoir
montré la nécessité :
— de faire en sorte que les compacteurs arrivant sur
chantier soient déjà équipés de contrôlographes. Ce
point nécessite une rédaction appropriée du marché et
la fermeté du maître d'ceuvre. À terme, lorsque tous
les compacteurs en service auront été équipés dès leur
construction, le problème sera résolu de lui-même ;
— de mettre sur pied une organisation de chantier
permettant une maintenance efficace et des réparations
rapides. Le fait de disposer d'un contrôlographe
supplémentaire paraît très intéressant et susceptible
d'être généralisé ;
— d'adapter définitivement les contrôlographes aux
compacteurs. Les modifications qu'aurait apportée la
société Albaret en collaboration avec la société
Kienzle semblent efficaces. Leur généralisation, ou
celle d'un autre procédé à déterminer, devrait être
étudiée.
92

TERRnSSEfTIEnTS ROUTIERS
La dynaplaque
Jean BENOIST
Ingénieur
Section de physique
Laboratoire régional d'Angers
Marc SCHAEFFNER
Chargé de mission
Division Géotechnique
Géologie de l'ingénieur - Mécanique des roches
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
RÉSUMÉ
Il s'agit d'un nouvel appareil conçu spécialement
pour la mesure de la déformabilité des
plates-formes support de chaussée, la connaissance
précise de cette caractéristique s'étant
progressivement avérée indispensable pour
permettre la mise en œuvre des assises de
chaussée.
Sa réalisation a été décidée en raison des
limites d'emploi des différents appareils de
mesure de la déformabilité utilisés jusqu'alors
(déflectographe Lacroix, poutre Benkelman,
essais de plaque statiques).
La dynaplaque applique sur le sol un chargement
dynamique provoqué par la chute d'une
masse sur une plaque d'appui circulaire, par
l'intermédiaire d'une couronne de ressorts.
L'impulsion ainsi engendrée est du même ordre
de grandeur que celle mesurée sous le passage
d'un essieu lourd ou d'un gros compacteur
vibrant.
La réaction de la plate-forme soumise à cette
impulsion est mesurée d'une manière originale
et séduisante d'un point de vue pratique à
partir du coefficient de restitution qui exprime
le rapport entre les hauteurs de chute et de
rebond de la masse tombante. Ce coefficient
varie de 0,1 à 0,7 dans la plage des modules
de réaction habituellement constatée sur les
plates-formes support de chaussée (entre 10
et 100 MPa).
Dans la construction de l'appareil, la priorité a
été donnée à l'aspect pratique de son utilisation
opérationnelle (montage sur un véhicule léger
tous terrains, manœuvres hydrauliques partieUement
automatisées, calcul automatique et enregistrement
du coefficient de restitution, etc.).
On a ainsi abouti à un appareil extrêmement
mobile qui, une fois en batterie, permet l'auscultation
d'une plate-forme à raison de 30 à 40
essais à l'heure avec une personne seulement.
La dynaplaque peut également ^ être utilisée
pour étudier divers autres problèmes de géotechnique
routière nécessitant l'emploi d'un
générateur d'impulsion très énergique.
Enfin, l'article insiste sur le fait que la dynaplaque
en tant qu'appareil de mesure doit faire
l'objet d'un suivi rigoureux de ses caractéristiques
métrologiques.
MOTS CLÉS : 42-Mesure-Résistance (mater.) •
Déformation - Sol de fondation • Essai de
plaque • Dynamique • Appareil de mesure -
Impulsion/'Dynaplaque.
Fig. 1 - La dynaplaque.
La nécessité de procéder à une auscultation fine de la déformabilité
de la plate-forme de terrassement ou de couche de
forme, sur laquelle doit être mise en œuvre la première couche
de la structure d'une chaussée s'est progressivement
affirmée à partir de la fin des années soixante, en raison du
grand développement de la technique des assises traitées
avec des liants hydrauliques. En effet, les nombreuses études
et constatations réalisées sur le comportement de ces
assises ont montré l'extrême sensibilité de leurs propriétés
mécaniques à la compacité à laquelle elles sont mises en
œuvre d'une part, et d'autre part la nécesité de les compacter
sur un support suffisamment rigide pour pouvoir obtenir
la compacité souhaitée avec les compacteurs usuels.
A cette époque, pour réaliser l'auscultation des platesformes
support de chaussées, on mesurait soit la déflexion
du sol dans l'axe des jumelages d'un essieu de 130 kN à
l'aide de la poutre Benkelman ou du déflectographe
Lacroix, soit le module de Boussinesq du sol en procédant à
un essai de chargement statique sur une plaque circulaire
rigide.
61
Bull, liaison Labo P. et Ch. - 122 - nov.-déc. 1982 - Réf. 2764

Le déflectographe Lacroix, appareil de mesure à
grand rendement (plus de 1 000 mesures de déflexions
à l'heure) s'était révélé parfaitement adapté à l'auscultation
des plates-formes en sols fins traités, mais inutilisable
le plus souvent sur les autres matériaux, en raison
à la fois des risques de détérioration du matériel
(écrasement de la poutre de référence lorsque l'appareil
circule sur des plates-formes présentant des « têtes
de chat », dues à la présence de gros éléments) et des
incertitudes sur la validité des mesures dans le cas des
sols assez déformables (possibilité de formation de
bourrelet entre les roues du jumelage qui masque la
vraie valeur de la déflexion). Par ailleurs, la priorité
donnée à l'utilisation de l'appareil pour les actions
d'ausculation et de renforcement des chaussées, son
coût de fonctionnement relativement élevé, les risques
de fausser la poutre de référence et son système de
commande durant les phases d'accès sur le chantier,
les difficultés de circulation du véhicule (un seul essieu
moteur) sur les pistes des engins de terrassement, ne
permettait, d'un point de vue opérationnel, d'envisager
son utilisation que pour l'auscultation de grandes
surfaces de plates-formes (plusieurs milliers, voire
dizaine de milliers de mètres carrés).
L'auscultation d'une plate-forme à partir des mesures
de déflexion sous jumelage réalisée à l'aide de la poutre
Benkelman constituait une solution intéressante
pour les cas de chantier où le déflectographe ne pouvait
être utilisé pour les raisons opérationnelles indiquées
ci-dessus, car d'une part le matériel utilisé est
particulièrement simple et d'usage courant, et d'autre
part la cadence des mesures est assez satisfaisante (10
à 20 mesures à l'heure). Toutefois, l'incertitude sur la
validité des mesures de déflexion sur les sols assez
déformables (qui se rencontrent en majorité dans les
plates-formes de terrassement) reste sensiblement la
même que pour le déflectographe, ce qui limite le
dbmaine d'application des deux méthodes à une panoplie
assez restreinte de familles de sols (sols des classes
A et B traités principalement).
Les essais de plaque, en revanche, étaient praticables
et significatifs sur la quasi-totalité des sols, constituant
les plates-formes support de chaussée, mais leur
lenteur (deux à trois essais à l'heure) constituait un
handicap majeur, car conduisant à un coût prohibitif
dès lors que l'on désirait réaliser l'auscultation fine
d'une plate-forme. En outre, le caractère physiquement
pénible de la préparation de l'essai en faisait une
tâche réellement peu attrayante pour le personnel
chargé de l'exécuter.
Face aux imperfections présentées par chacune des
méthodes de mesure de la déformabilité des platesformes
support de chaussée, il s'est avéré nécessaire
de concevoir un nouveau matériel qui réponde spécifiquement
à cette fonction. Une première voie de
recherche s'est orientée vers la mesure de la déflexion
sous une charge roulante, soit en s'inspirant du principe
du déflectographe Lacroix (CECP Angers), soit à
partir d'un principe nouveau consistant à mesurer la
déflexion directement à l'intérieur d'un pneumatique
(CECP Rouen), mais ces idées n'ont pas abouti, principalement
parce qu'elles conservaient sur le plan de
l'utilisation opérationnelle une grande partie des
inconvénients déjà signalés à propos du déflectographe
Lacroix.
La seconde direction a débouché sur l'appareil
dénommé «dynaplaque» présenté dans cet article
(fig. 1). Le premier exemplaire, fabriqué par le CECP
d'Angers, a été livré fin 1976 au Laboratoire régional
de Clermont-Ferrand, et actuellement la quasi-totalité
des LPC en sont équipés.
PRINCIPE DE LA DYNAPLAQUE
A la manière des appareils de mesure de la déformabilité
dont il a été question, la dynaplaque applique sur
la plate-forme à ausculter une sollicitation mécanique
et mesure la réponse de la plate-forme à cette sollicitation.
La sollicitation appliquée est une impulsion provoquée
par la chute d'une masse tombant d'une certaine
hauteur sur une plaque rigide par l'intermédiaire de
ressorts.
L'intérêt de ce type de générateur d'impulsion est
principalement de pouvoir produire une contrainte
d'intensité relativement élevée sans exiger un massif
de réaction lourd et coûteux à déplacer. En effet, si on
considère en première approximation que les ressorts
sont élastiques, sans masse et sans frottements,
l'expression de l'intensité maximale de la force appliquée
sur la plaque de chargement reposant sur un
massif supposé indéformable et l'expression de sa
durée sont les suivantes :
avec
Fmax = yj 2 k Mg H + Mg
Durée T =
M : masse tombante,
H : hauteur de chute,
k : rigidité des ressorts.
ir^f^
V k
(En réalité, le choc de la masse tombante sur les ressorts
dont la masse n'est pas nulle provoque des vibrations
des ressorts entraînant des perturbations de
l'impulsion fondamentale).
Par ailleurs, on applique par ce procédé une contrainte
dynamique dont les caractéristiques, amplitude
et pulsation, peuvent être choisies du même ordre
de grandeur que celles des contraintes supportées par
la plate-forme lorsqu'elle est soumise à la circulation
des engins de transport des matériaux de chaussée, ou
lorsqu'elle sert d'enclume lors du compactage de la
couche de fondation. On réalise donc un essai de comportement
sous des sollicitations qui se rapprochent
davantage des sollicitations réelles supportées par la
plate-forme que de celles engendrées par les essais de
plaque statiques ou le déflectographe Lacroix. Il faut
d'ailleurs reconnaître que plusieurs chercheurs ont
déjà proposé ce type de générateur d'impulsion pour
étudier le comportement de structures de chaussées
sous les sollicitations du trafic [1, 2, 3, 4, 5] et c'est
62

a) Ensemble du matériel. b) Détail du générateur d'Impulsion du c) Détail de la chaîne de mesure embarcapteur
de force et de la poutre de réfé- quée dans le fourgon : pont de mesure et
rence du capteur de déplacement.
enregistreur.
Fig. 2 - Le déflectomètre à boulet utilisé pour l'étude et la mise au point de la dynaplaque.
précisément en reprenant l'ancien déflectomètre à
boulet étudié dans les LPC en 1965-66 [6, 7] que l'on
a réalisé les essais ayant abouti à la définition de la
dynaplaque (fig. 2).
La réponse de la plate-forme soumise au chargement
dynamique est mesurée d'une manière originale avec
la dynaplaque, à partir du rapport entre la hauteur de
rebond Hr de la masse tombante et sa hauteur de
chute H 0, appelé coefficient de restitution énergétique
R de la plate-forme. Ce coefficient exprime le rendement
énergétique de l'ensemble constitué par la dynaplaque
couplée au massif soumis au chargement dynamique
:
_ 1/2 MVr* _ 2 gHr _ Hr
1/2 MV 0 2 ~ 2g H 0 ~ HQ
avec
M : masse tombante,
V 0 : vitesse initiale de la masse (à l'instant où elle
entre en contact avec les ressorts),
V r : vitesse de rebond (à l'instant où elle quitte les
ressorts).
rapport au temps subirait une double intégration ;
mais à l'époque où l'étude a été engagée (entre 1970 et
72), les dispositifs censés pouvoir réaliser cette double
intégration ne se sont pas avérés suffisamment au
point pour persévérer dans cette voie [8].
C'est alors que l'on s'est intéressé à une corrélation
mise en évidence au cours des essais réalisés avec le
déflectomètre à boulet entre le coefficient de restitution
définit précédemment et un «pseudo-module
dynamique » du sol calculé en appliquant la relation
établie par Boussinesq pour un massif semi-infini
chargé par une plaque circulaire rigide (fig. 3).
E d y n = ^ (1-^)
avec
q : pression maximale sous la plaque,
Z : déflexion maximale au centre de la plaque,
a : rayon de la plaque,
v : coefficient de Poisson pris égal à 0,25.
Le choix de ce paramètre pour caractériser la déformabilité
d'une plate-forme résulte principalement de
considérations pratiques. En effet, après avoir retenu
le principe d'un chargement dynamique, la première
idée venue à l'esprit était, comme l'ont fait les chercheurs
qui se sont préoccupés de mesurer la déformabilité
avec ce type de générateur d'impulsion, de déterminer
l'effort et la déflexion, en fonction du temps,
en utilisant la technologie classique : capteurs de force
et de déplacement et chaîne d'amplification. D'un
point de vue pratique, cette procédure présentait un
défaut de taille puisqu'elle nécessitait la mise en place,
à chaque essai, d'une poutraison assurant la référence
à partir de laquelle le capteur de déplacement mesurait
la déflexion, ce qui limitait la cadence pratique des
essais à une valeur voisine de celle des essais de plaque
statiques (fig. 2).
1 11 1 1 1 1
/V•\ater iau : i>/\ - c / 1 u - u
4
*
- 4
•
r
•
•
<
Une voie de recherche a alors été explorée pour tenter
de mesurer la déflexion sans recourir à cette poutraison,
en utilisant un accéléromètre, dont le signal proportionnel
à la dérivée seconde du déplacement par
0 0,10 0,20 0,30 0,40 0^0 0,60 0,70
RENDEMENT GLOBAL
Fig. 3 - Corrélation, entre le rendement énergétique et le pseudomodule
dynamique, mise en évidence lors des essais réalisés avec le
déflectomètre à boulet.
63

" h
Amplificateur
-a Domodulotour
Enrogittrour
. I-
ENREGISTREMENT EN FONCTION DU TEMPS CYCLE FORCE -
DEFLEXION
R«gle
wpport
Coptour dt fore*
Copieur do dóploctimnt
'A
HT : hauteur idéale de chute de la masse. HR : hauteur de rebond de la masse.
W A S : énergie absorbée par le sol. W p s : énergie restituée par le sol.
E : module dynamique du sol (moduTe sécant).
Z max
Fmax, Zmax : valeurs prises en compte pour la détermination du pseudo-module dynamique.
Fig. 4 - Différents paramètres mesurés au cours d'un essai avec le déflectomètre à boulet.
Il s'agit en effet d'un pseudo-module puisque dans le
cas d'un sol, la force maximale et la déflexion maximale
ne s'observent pas au même instant. Toutefois,
l'étude de la corrélation entre le module vrai (module
sécant) et le coefficient de restitution n'a pas été entreprise,
compte tenu du fastidieux travail de dépouillement
que cela aurait exigé (établissement de la courbe
force déflexion pour chaque essai) (fig. 4).
L'intérêt de cette corrélation est par ailleurs apparu
d'autant plus grand que déjà avec le déflectomètre à
boulet utilisé pour les premiers essais, on pouvait
observer une plage de variation assez sensible du coefficient
de restitution (entre 0,1 et 0,6) dans le domaine
des modules dynamiques couramment mesurés sur les
plates-formes de remblai et de couches de forme
(entre 10 et 100 MPa). D'où l'idée séduisante par sa
simplicité pratique, de caractériser la déformabilité
d'une plate-forme par son coefficient de restitution.
Dès lors, il restait à concevoir un appareil dont les
paramètres fonctionnels soient déterminés pour obtenir
les meilleures caractéristiques métrologiques (sensibilité
et fidélité) et dont les modalités d'utilisation
opérationnelle soient nettement améliorées par rapport
à celles des matériels utilisés jusqu'alors.
PARAMÈTRES FONCTIONNELS
DESCRIPTION GÉNÉRALE
La détermination des paramètres fonctionnels de la
dynaplaque a été entreprise dans le cadre d'une thèse
d'ingénieur CNAM appuyée sur le plan expérimental
par les essais réalisés avec l'ancien déflectomètre à
boulet [9].
Il s'agissait donc principalement d'améliorer la fidélité
et la sensibilité de l'appareil existant ; pour cela, il
fallait réduire et stabiliser l'énergie consommée dans
l'appareil au cours de l'impulsion et choisir les valeurs
des paramètres masses et rigidités de manière à obtenir
un graphe E d y n = f (R) traduisant la plus grande
variation possible du coefficient de restitution dans la
plage des pseudo-modules dynamiques des platesformes
support de chaussée couramment observée.
En outre, pour rendre comparables les résultats de
deux sollicitations, il fallait concevoir un dispositif
permettant d'immobiliser la masse tombante après le
premier rebond.
La minimisation et la stabilisation de l'énergie absorbée
dans l'appareil ont fait l'objet d'une étude théorique
et expérimentale d'un nouveau type de générateur
d'impulsion. Cette étude a conduit à remplacer les ressorts
auto-amortisseurs du déflectomètre à boulet,
dont la consommation énergétique était importante et
variable en fonction du temps et de la température,
par un dispositif purement élastique dont l'amplitude
des vibrations propres engendrées par le choc avec la
masse tombante est limitée. Ces conditions ont été
obtenues en utilisant un ensemble de ressorts à boudin
fixés pour moitié à la masse tombante et à la plaque
d'appui selon le schéma de la figure 5.
L'augmentation de la sensibilité de l'appareil a été
obtenue à partir de l'étude de l'influence des paramètres
du système comprenant le générateur d'impulsion
couplé au sol.
Les résultats de ces études ont permis de proposer les
paramètres fonctionnels d'un nouvel appareil répondant
aux spécifications d'étendue de mesure et
d'encombrement que l'on s'était fixé. Les valeurs de
ces paramètres sont les suivantes :
— masse tombante : 125 daN,
— masse de la plaque de chargement : 250 daN,
— rigidité des ressorts : 600 daN/mm obtenue par
64

1
1
1
Fig. 5 - Principe du générateur
d'impulsion utilisé sur
la dynaplaque.
un coup de dynaplaque étaient comparables à celles
provoquées par le passage d'un compacteur vibrant de
classe V 3 et même V 4 si on remplace la plaque d'appui
circulaire plane par une coquille cylindrique de 2 m de
diamètre environ (fig. 6).
60 70 x (cm)
Bulbe obtenu avec le rouleau V 4
Bulbe obtenu avec la dynaplaque
équipée d'une coquille cylindrique de
2m
Bulbe obtenu avec la dynaplaque et la
plaque circulaire de 4>-0,6 m
six ressorts à boudin de 100 daN/mm chacun montés
en parallèle,
— hauteur de chute de la masse tombante : elle peut
être choisie entre 0 et 0,7 m, mais elle est fixée à 0,5 m
dans l'essai pour la mesure de déformabilité des
plates-formes support de chaussée.
Pour ces valeurs des paramètres fonctionnels, l'impulsion
maximale communiquée à la plate-forme par
l'intermédiaire de la plaque d'appui pour une hauteur
de chute de 0,5 m est fonction de la rigidité de la
plate-forme auscultée, mais pour les déformabilités
habituellement constatées pour des plates-formes de
terrassement et de couche de forme, on a observé
qu'elle variait entre 6 500 et 7 500 daN (pour des rigidités
de 20 à 100 MPa exprimées suivant le pseudomodule
dynamique explicité précédemment). La
durée de la sollicitation, en revanche, ne paraît pas
varier sensiblement dans cette plage de rigidité, et sa
valeur reste de l'ordre de 15 ms.
On a pu également vérifier, en plaçant une série de
jauges de contraintes à différentes profondeurs dans
le sol que les contraintes dynamiques engendrées par
Fig. 6 - Comparaison des bulbes de pressions totales obtenus
avec un rouleau vibrant de type V (M IL = 50 kg/cm), et la dynaplaque
(les unités sont en bars sur la figure -1 MPa = 10 bars).
1. Plaque de chargement
circulaire (0 600 mm)
2. Colonne de guidage liée
à la plaque de chargement
3. Masse tombante coulissant
sur la colonne de
guidage
4. Deux ensembles de ressorts
identiques
5. Dispositif de relevage et
de lâchage de la masse
E (MPa)
ston
ssif b(
ur ma
Fig. 7 - Schéma de
principe de la dynaplaque
et allure générale
de la corrélation coefficient
de restitution -
pseudo-module dynamique
présentée par
l'ensemble des dynaplaques
en service.
6. Bague conique permettant
de lâcher la masse J 0
de la hauteur désirée
7. Système à cames per- *°
mettant d'immobiliser
la masse après le rebond 30
8. Codeur permettant de
mesurer et d'enregistrer 2 0
sur une imprimante les
hauteurs de chute et de io
rebond
9. Vérin de relevage
^ —
0,10 020 0,30 o/o
tion s
estitu
t de r'
ficien
Coef
F
65

La chute de la masse est déclenchée au cours de son
relevage par l'action d'une butée conique qui dégage
les crochets d'amarrage de la masse lorsque la hauteur
de relevage souhaitée est atteinte. La butée peut par
ailleurs être positionnée sur la colonne de guidage de
la masse, de manière à obtenir des hauteurs de chute
variant entre 0 et 0,70 m. Après chaque impulsion, la
masse est immobilisée à la hauteur maximale atteinte
par le rebond, à l'aide d'un système de cames autoblocantes
commandées électriquement à l'instant où se
produit l'inversion du sens de la vitesse de la masse.
L'utilité de ce dispositif est, en supprimant les
rebonds successifs, de maîtriser les sollicitations appliquées
au point d'essai, d'éviter une fatigue inutile de
l'appareil, et d'accroître la sécurité du personnel ;
accessoirement, il permet, en cas de défaillance éventuelle
du système de mesure automatique décrit ciaprès,
de continuer provisoirement les essais en lisant
directement la hauteur de rebond sur une règle graduée
fixée sur le bâti de l'appareil.
Fig. 8 - Caractéristiques de l'impulsion produite par la dynaplaque
pour une hauteur de chute de la masse de 0,5 m.
En partant de ces paramètres fonctionnels, le CECP
d'Angers a entrepris l'étude d'un appareil qui soit le
plus satisfaisant possible du point de vue de son utilisation
opérationnelle, et réalisé la dynaplaque telle
qu'elle existe actuellement (fig. 7 et 8).
Il s'agit d'un appareil embarqué sur un véhicule
pick-up 4x4 Land Rover ou Cournil, d'une charge
utile supérieure à 600 kg, comportant une centrale
hydraulique de puissance.
L'appareil est monté à demeure sur le véhicule ; sa
montée et sa descente du plateau, ainsi que le relevage
de la masse après chaque chute sont hydrauliques et
commandés par une manette située au tableau de
bord, à la gauche du volant pour que le technicien soit
en mesure d'effectuer les essais indifféremment de
l'intérieur ou de l'extérieur du véhicule (fig. 9 et 10).
Les hauteurs de chute et de rebond sont mesurées
automatiquement à l'aide d'un compteur d'impulsions
optiques actionné par une chaînette liée à la
masse tombante (fig. 7). Le pas de ce codeur optique
est de une impulsion par millimètre de déplacement de
la chaînette, donc de la masse. Les informations sont
envoyées à une calculatrice imprimante qui affiche, à
chaque coup : la hauteur de chute, la hauteur de
rebond et la valeur du coefficient de restitution.
Récemment, le CECP d'Angers a étudié et proposé en
option deux perfectionnements : le premier est un dispositif
de commande automatique d'un essai. Une
fois l'appareil mis en place sur la plate-forme, les différentes
opérations d'accrochage et de remontée de la
masse sont effectuées automatiquement pour le nombre
de coups préaffichés (entre 1 et 10) (fig. 10 et 11).
Ce dispositif protège le matériel vis-à-vis d'éventuelles
fausses manoeuvres et soulage considérablement le
technicien exécutant les essais. Le deuxième perfectionnement
est l'enregistrement, sous la forme d'un
diagramme en bâtons, de la valeur du coefficient de
restitution sur un papier, dont le défilement est proportionnel
à la distance parcourue par l'appareil
Fig. 9 • La dynaplaque montée sur pick-up 4x4
Land-Rover.
) Situation transfert sur chantier. b) En position d'essai. c) Situation transfert entre deux points d'essai
66

Fig. 10 - Commandes de montée et de descente de l'appareil et
de l'exécution automatique de l'essai installées sur le tableau de
bord du véhicule.
a) Situation transfert
sur chantier.
m*. #1"»* .H •'- ^
' Pi *' ' 1.
b) Utilisation de la tarière
à mèche continue.
Fig. 11 - Dispositifs d'affichage du nombre de coups et d'enregistrement
numérique et graphique du coefficient de restitution installés à
l'intérieur de la cabine.
Fig. 12 - La dynaplaque montée
sur pick-up 4x4 Cournil en
association avec une tarière à
mèche continue.
(fig. 11). On dispose ainsi d'un diagramme qui, à
l'image d'un déflectogramme, permet une appréciation
immédiate et concrète de la portance de la plateforme,
ainsi que la localisation des zones à purger ou
à corriger.
Il faut enfin indiquer qu'à la demande d'un laboratoire
régional, le CECP d'Angers a réalisé l'adaptation,
sur une dynaplaque montée sur un pick-up
Cournil (charge utile 1 750 kg), d'une tarière hydraulique
continue de 150 mm de diamètre permettant
l'exécution d'un sondage jusqu'à 1 à 2 m (pour
rechercher éventuellement les raisons de mauvaises
valeurs de déformabilité) (fig. 12). Cette adaptation
permet également de monter un carottier de même
diamètre pour des prélèvements non remaniés dans
des couches liées.
ÉTALONNAGE
L'étalonnage comporte un certain nombre d'opérations
dont le but est de vérifier les qualités métrologiques
de tout exemplaire nouvellement construit et celles
des exemplaires ayant déjà assuré une certaine
durée de service.
En premier lieu, on procède à la sélection des ressorts
en effectuant l'étalonnage de chacun d'eux sous
charge statique. La rigidité de l'ensemble des six ressorts
montés en parallèle et symétriquement comme
indiqué précédemment doit être comprise dans la
plage 600 ± 5 % daN/mm et l'écart de rigidité entre
chacun des six ressorts ne doit pas excéder 10 °/o.
La seconde opération, la plus longue (quelques jours)
consiste, une fois l'appareil assemblé, à vérifier que sa
courbe caractéristique qui traduit la corrélation entre
le pseudo-module dynamique et le coefficient de restitution
ne s'écarte pas sensiblement de celles des autres
appareils déjà construits. En effet, si cela n'était pas le
cas, il ne serait pas justifié d'exprimer directement la
déformabilité en valeurs du coefficient de restitution,
mais il faudrait revenir aux valeurs du module dynamique
par l'intermédiaire de la courbe caractéristique,
ce qui du point de vue pratique alourdirait sensiblement
la mesure.
Pour réaliser cette opération, on déplace l'appareil sur
un certain nombre de plates-formes présentant des
zones de déformabilité couvrant la plage habituellement
rencontrée (entre 10 et 1 000 MPa) et on exécute
sur chacune d'elles des essais de déformabilité, selon
le processus opératoire décrit plus loin ; on mesure à
67

Module (MPa)
Fig. 13 - Ensemble du matériel utilisé pour l'étalonnage : le capteur
de force intercallé entre la plaque d'appui et l'enclume, le capteur de
déplacement sustenté par la poutre de référence, la chaîne de
mesure située à l'intérieur du fourgon.
la fois le coefficient de restitution, la force et la
déflexion maximales, à l'aide d'une chaîne de mesure
comprenant : un capteur piézo-électrique construit
spécialement pour cet usage, un capteur de déplacement,
une poutraison lui servant de référence et une
électronique d'amplification et d'enregistrement classique
(fig. 13).
On termine cette opération en effectuant une série
d'impulsions sur un cube de béton de 2 m d'arête,
noyé dans le sol, pour caractériser le coefficient de
restitution maximal de l'appareil, ainsi que la répétabilité
des mesures en effectuant un grand nombre de
coups successifs.
En considérant ces deux dernières valeurs, ainsi que
la courbe de corrélation module dynamique-coefficient
de restitution, on vérifie que les caractéristiques
métrologiques de la dynaplaque considérée, sont suffisamment
voisines de celles des autres appareils déjà
en service, sinon il convient d'en rechercher les raisons
et de la renvoyer en atelier pour correction. Si l'appareil
a été déclaré satisfaisant, il est remis à ses utilisateurs
muni de son procès-verbal de réception et après
quelques jours de formation du personnel chargé de le
mettre en oeuvre (fig. 14). En particulier, pour assurer
cette formation, il est judicieux de faire participer les
futurs utilisateurs de la dynaplaque à l'établissement
de la courbe caractéristique et aux essais sur le cube de
béton.
L'ensemble de ces opérations est réalisé par un groupe
spécialisé de trois personnes (ingénieur - technicien
supérieur - technicien) du Laboratoire d'Angers qui
assure également la maintenance des appareils en service
dans le réseau des LPC.
Lorsque l'appareil est en service, il revient à ses utilisateurs
de vérifier la constance de ses caractéristiques
en procédant périodiquement (au moins une fois par
mois et davantage en cas d'utilisation intensive de
l'appareil) à des essais sur une surface de rigidité parfaitement
stable (en général on utilise un cube de
béton analogue à celui servant à l'étalonnage). Si une
différence significative est observée par rapport aux
valeurs consignées dans le procès-verbal de réception,
a) Graphe de la corrélation : pseudo-module dynamique et coefficient
de restitution.
Hauteur
de chute
(mm)
Nombre
d'essais
R moyen 0
0
C V =
R moy.
600 30 0,81 0,08 10
500 50 0,81 0,10 12
400 30 0,81 0,09 11
300 30 0,81 0,08 10
200 30 0,81 0,09 11
b) Test de répétabilité réalisé sur cube de béton.
Fig. 14 - Principaux éléments communiqués dans le procès-verbal de
réception de chaque appareil.
il convient de se rapprocher des spécialistes du groupe
de maintenance des dynaplaques du Laboratoire
d'Angers.
PROCESSUS OPÉRATOIRE DE L'ESSAI
DE DÉFORMABILITÉ
SPÉCIFICATIONS RETENUES
S'agissant d'un nouvel essai réalisé avec un appareil
spécifique nouveau, une expérience d'environ deux
ans s'est avérée nécessaire avant de pouvoir fixer définitivement
les modalités du processus opératoire de
l'essai de déformabilité à la dynaplaque et proposer
des valeurs pouvant figurer dans les spécifications.
Durant cette phase, deux actions principales ont été
menées par les LPC qui s'étaient équipés les premiers

de la dynaplaque (Laboratoires de Clermont-Ferrand,
Toulouse, Est parisien (Le Bourget), Strasbourg).
• La première action a consisté à rechercher le nombre
de coups au bout desquels il convenait de retenir la
valeur du coefficient de restitution pour caractériser la
déformabilité de la plate-forme. En effet, lorsqu'on
procède à un essai de la dynaplaque, le coefficient de
restitution mesuré au premier coup n'a en général
aucune signification (l'appareil et le sol se «mettent
en place»).
Lorsqu'on applique le coup suivant, on observe un
net accroissement du coefficient de restitution, souvent
dans un rapport de 2, puis pour les coups suivants
cet accroissement tend vers 0 plus ou moins
rapidement, suivant l'état et la nature des sols.
Dans le cas des sols non évolutifs (fig. 15), la stabilisation
est obtenue entre le 2 et le 4 ou 5 coup en général.
Au-delà de 6 coups, la dispersion des mesures est
e e e
du même ordre que la dispersion propre de l'appareil
mise en évidence par les essais de répétabilité sur cube
de béton. Les nombreux essais et comparaisons statistiques
effectuées entre le coefficient de restitution
mesuré au coup n et la moyenne des coefficients mesurés
aux coups n+1, n + 2, n + 3... ont montré que
pour ces sols il était tout à fait justifié de considérer le
coefficient de restitution du 3 coup pour caractériser
e
la déformabilité de la plate-forme.
Dans le cas des roches évolutives (calcaires et grès tendres,
pouddingues, etc.) qui peuvent se fragmenter
sous les contraintes engendrées par la dynaplaque, la
stabilisation du coefficient de restitution est plus difficile
à apprécier.
En effet, sur ce type de matérieux on peut observer
une apparente stabilisation après trois ou quatre
coups, puis brutalement une diminution lors des deux
coups suivants, puis une remontée et une nouvelle stabilisation
durant les 3 ou 4 coups suivants s'établissant
à une valeur légèrement supérieure à la première
et ainsi de suite... Ce phénomène, qui doit s'expliquer
par les énergies consommées dans les fragmentations
qui se produisent de manière aléatoire à chaque chute,
empêche de retenir un nombre de chutes déterminé
pour le calcul du coefficient de restitution caractérisant
la déformabilité. On a donc décidé que sur ces
matériaux, il convenait d'appliquer, en chaque point
d'essai, au moins, dix coups et de calculer la moyenne
des coefficients de restitution mesurés à chaque coup,
en excluant de ce calcul les valeurs mesurées lors des
trois premiers, la moyenne ainsi trouvée étant alors
considérée comme caractéristique de la déformabilité
de la plate-forme.
• La seconde action avait pour objet de préciser les
valeurs du coefficient de restitution pouvant être proposées
pour exprimer les exigences contractuelles concernant
la déformabilité des plates-formes support de
chaussée.
Pour ce faire, on disposait de la courbe caractéristique
de l'appareil, mais pouvait-on simplement transférer
à la dynaplaque l'expérience acquise avec les essais de
plaque statique, expérience qui avait notamment permis
de dégager le seuil de 50 MPa comme limite inférieure
de la déformabilité acceptable pour mettre en
œuvre une couche de fondation en grave traitée ? De
la même façon, comment comparer déflexion sous
jumelage et coefficient de restitution ? Pour préciser
ces questions, des études de corrélations ont donc été
engagées.
Moyenne des coefficients de restitution
mesurés au 3e, 4e et 5e coup_
L'étude de la corrélation déflexion-coefficient de restitution
a été rapidement abandonnée car, cela a déjà
été évoqué, les deux appareils n'ont pas les mêmes
domaines d'utilisation. Ainsi, sur les plates-formes en
sols fins traités, qui présentent les meilleures conditions
d'utilisation du déflectographe, on peut distinguer
de manière significative des zones présentant des
déflexions comprises entre 0,25 et 1 mm, alors que sur
ces mêmes zones la plage de variation du coefficient
de restitution reste du même ordre que celle des
défauts de répétabilité déterminés sur le cube de
béton. Toutefois, pour des déflexions supérieures à
1 mm qui, dans le cas de ce type de plate-forme, correspondent
soit à un net sous-dimensionnement de la
couche traitée, soit à des défauts de prise du liant
hydraulique, on retombe dans le domaine de sensibilité
de la dynaplaque. Inversement, sur les platesformes
en matériaux non liés, ce sont davantage les
mesures de déflexion qu'il convient de suspecter pour
les raisons évoquées précédemment.
Fig. 15 - Corrélation entre le coefficient de restitution mesuré au troisième
coup et la moyenne des coefficients de restitution mesurés au
3, 4 et 5 e coups sur différents sols.
Les études de corrélation entre module à l'essai de plaque
statique et coefficient de restitution ont en revanche
été largement plus conséquentes, puisqu'au total
plusieurs centaines d'essais comparatifs ont été réalisés
par les laboratoires précités, ainsi que par le Laboratoire
d'Angers, au cours de la phase d'étude de la
dynaplaque, à l'aide du déflectomètre à boulet. Elles
n'ont cependant pas permis de dégager des conclu-
69

en service à un coefficient de restitution de 50 °7o, on a
proposé de retenir également cette valeur comme pouvant
figurer dans les spécifications [10].
DOMAINES D'UTILISATION
Mesure de la déformabilité des plates-formes
0 10 20 30 40 50 60 70 8D 90 100 110 120
Fig. 16 - Corrélation entre module statique à la plaque et module
dynamique à la dynaplaque mesurés sur différentes catégories
de-sols.
sions plus précises que celles exprimées par les tendances
suivantes (fig. 16) :
— Dans la plage des modules statiques inférieurs à
30 MPa, des écarts importants pouvant atteindre 50 et
souvent 30 % peuvent être observés dans les deux
sens, sans qu'une explication claire puisse être avancée
(probablement en liaison avec la création des pressions
interstitielles sur certains sols sous le chargement
dynamique, alors qu'il peut y avoir drainage et consolidation
pour les mêmes sols sous un chargement statique
avec attente de la stabilisation).
— Dans la plage des modules statiques compris entre
30 et 80 MPa, la corrélation se resserre très nettement,
elle devient même excellente si l'on corrèle le module
statique avec le module dynamique déterminé à partir
de la courbe caractéristique de l'appareil (ce qui élimine
la dispersion due aux écarts entre les courbes
caractéristiques des différents appareils, qui est introduite
lorsqu'on corrèle globalement, c'est-à-dire toutes
dynaplaques confondues : module statique et coefficient
de restitution).
— Enfin, au-delà de 80 MPa, la corrélation se relâche
à nouveau, mais là il est clair que l'on sort du
domaine de sensibilité de la dynaplaque et que ses
défauts de répétabilité grèvent très sensiblement la
précision de la mesure du coefficient de restitution
(alors que la précision du module statique ne peut
valablement être incriminée qu'au-delà de 200 MPa).
Ces éléments n'ont donc pas permis de conclure que
module statique mesuré par l'essai à la plaque et
module dynamique mesuré à la dynaplaque étaient
significativement différents, et par conséquent il a été
décidé de conserver la valeur de 50 MPa comme seuil
caractérisant la valeur minimale de la rigidité d'une
plate-forme support de chaussée. Par ailleurs, comme
cette valeur coïncidait pour la moyenne des appareils
On a vu qu'il s'agissait là de la fonction spécifique de
la dynaplaque et que son domaine préférentiel concernait
les plates-formes en matériaux non liés. Dans le
cas des matériaux liés, elle peut également être utilisée
avec intérêt pour rechercher des défauts de portance
localisés, provenant d'un sous-dimensionnement ou
du processus de prise. En particulier, l'expérience a
montré, dans le cas de plates-formes, traitées ou non,
ayant été fortement sollicitées durant la phase chantier,
que la dynaplaque était l'appareil le mieux adapté
en pratique à la détection d'éventuels défauts de portance
au moment de la mise en oeuvre de la couche de
fondation. Il faut toutefois rappeler que, si le contrôle
de la déformabilité à ce stade des travaux offre un
maximum de garanties sur le plan technique, il n'est
viable sur le plan contractuel que dans la mesure où
l'importance des purges qu'il fait apparaître reste faible
et peuvent être réalisées, sans désorganiser l'atelier
de mise en œuvre de la couche de fondation. C'est
d'ailleurs pour éviter le risque de situations conflictuelles,
avec l'adjudicataire du marché «chaussées»
que le fascicule 4 de la RTR [11] recommande de procéder
à une investigation de la déformabilité plus en
amont, au stade de la fin du marché «terrassement»
pour préciser la responsabilité du terrassier ; plus en
amont encore, avant la mise en œuvre de la couche de
forme ou de la dernière couche de remblai, pour évaluer
la probabilité de satisfaire les exigences fixées à la
plate-forme support de chaussée et procéder, le cas
échéant, à des adaptations du projet (modification du
mouvement des terres, augmentation (ou réduction)
de la couche de forme, mise en place d'un géotextile
etc.).
Bien entendu, la finesse d'auscultation doit être croissante
avec le stade d'avancement des travaux considéré.
Ainsi, au stade le plus en aval, c'est-à-dire
immédiatement avant mise en œuvre de la couche de
fondation (ou à partir du moment où l'on peut considérer
à juste titre que la portance de la plate-forme
support de chaussée n'a plus de raison de diminuer), il
est recommandé de procéder à une exploration systématique,
à raison d'un essai pour une surface donnée
et constante (et non de concentrer les essais, seulement
dans les zones où la portance apparaît de visu plus faible).
L'idéal serait d'exécuter un essai par unité de
surface pouvant être considérée comme étant la surface
minimale de purge réalisée en pratique. Si l'on
estime cette surface à 25 m et la cadence d'essais de la
2
dynaplaque équipée de ses perfectionnements (cycle
automatique et enregistrement graphique) de 30 à
40 essais à l'heure, on peut compter sur une surface
auscultée de l'ordre de 5 000 m par jour, valeur qui
2
peut être considérée comme à l'échelle de la mise en
œuvre de nombreux petits et moyens chantiers de
chaussée. Pour des chantiers plus importants, il est
justifié de prévoir l'utilisation simultanée de deux
70

À
dynaplaques. Enfin, dans le cas de chantiers modestes
(chaussées à faible trafic, voirie agricole et forestière,
voirie de lotissement privé, parking, etc.) où par le
passé aucun essai de déformabilité n'était réalisé, en
raison de l'inaptitude opérationnelle des appareils
existants, la dynaplaque apporte une réponse technique
et économique intéressante, compte tenu de sa
grande mobilité et de sa facilité de mise en œuvre,
pouvant être assurée par une personne seulement.
Autres applications de la dynaplaque
0,5
0,4
Coefficien t de restitut on
/
¿e
i - —
• e 1.
i
/
\
(
•j
C
d
0 c
s
as d'une co
mensionné
as d'une COL
aus-dimensic
che de form e en grave p
pour un tra fie normal
ropre largen
e chantier
ent
che de form e en sol-cim ent netteme nt
nnée pour u n trafic nor mal de chan ter
^
>
Le fait que l'on dispose avec la dynaplaque d'un générateur
d'impulsion susceptible d'engendrer à chaque
coup un champ de contrainte reproductible et relativement
intense avec mesure à chaque coup du rendement
énergétique, a incité les ingénieurs des LPC à
chercher d'autres applications dans lesquelles l'utilisation
de cet appareil pourrait s'avérer intéressante. Une
grande part d'entre-elles repose d'ailleurs sur la possibilité
d'utiliser l'appareil comme un simulateur de trafic
particulièrement économique. C'est ainsi que l'on
a utilisé l'appareil pour :
— mettre en évidence le pouvoir anticontaminant
d'un géotextile intercalé entre un matériau argileux et
un matériau granulaire [12] ;
— fatiguer des structures rustiques telles que pistes de
chantier ou couches de forme traitées et mises en
œuvre sur un sol portant et préjuger, à partir de
l'observation de leur comportement, de leur aptitude
à supporter le trafic de chantier qu'elles devront assurer
(fig, 17) ;
Dans un autre ordre d'idées, on peut signaler que l'on
a pensé utiliser la dynaplaque :
— pour l'identification des roches évolutives, en
observant l'évolution du coefficient de restitution, en
fonction du nombre de coups, qui est d'autant plus
lente à se stabiliser que la roche est fragmentable
(fig. 18) ;
— pour les études sur le compactage, du fait de l'analogie
déjà mentionnée entre une impulsion de dynaplaque
et une alternance de balourd d'un gros rouleau
vibrant ;
— pour les mesures de sismique-réfraction, en diminuant
considérablement la durée de l'impulsion mais
en conservant l'aspect pratique de l'ensemble embarqué
sur un véhicule léger tout-terrain.
Avant d'en terminer sur le chapitre des diverses applications
de la dynaplaque, il convient de mentionner
les premiers résultats des études visant à utiliser la
dynaplaque pour le contrôle du compactage des remblais
et des couches de forme. Ces études avaient été
souhaitées dès la sortie de l'appareil par la plupart des
ingénieurs des LPC séduits par les qualités pratiques
de sa mise en œuvre. Il s'agissait donc de rechercher
un processus d'essai permettant de dégager un paramètre
qui soit relié significativement à la compacité ;
il était en effet acquis au départ que ni le coefficient de
restitution, ni le module dynamique (pas plus que le
0.2
Nombre i
1 3 6 12 24 48 96 192 384
e coups
Fig. 17 - Utilisation de la dynaplaque pour appréhender le comportement
à la fatigue d'une couche de forme.
¡1
v f
i
/
——-< —•<
y
< >•—'
•—i 1 1
.* • / *•», •»***
—<
•••»
y
Sur ora ve alluvinnnai
Cr m-ho ¿unh itili» IfraÍB nHi i rlancet
> Su sol f nargi eux à w
OPr.
• «
-.^ 1 ( 1 í
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Fig. 18 - Evolution du coefficient de restitution en fonction du
nombre de coups sur différents matériaux.
module statique à l'essai de plaque d'ailleurs) ne pouvaient
caractériser de manière fiable la compacité
d'une couche de sol compacté.
L'idée qui a alors été retenue s'appuie sur l'analogie
constatée entre le champ de contraintes induit dans un
sol par la dynaplaque lorsqu'on remplace sa plaque
d'appui plane et circulaire par une coquille cylindrique
(0 2 m) de même surface, et un rouleau vibrant
de forte puissance (V4 de la RTR). Disposant ainsi
d'un compacteur étalon puissant, on pouvait penser
qu'en appliquant en un point d'un massif de sol mal
compacté un certain nombre de coups, il se produirait
une densification qui pourrait être décelée par l'un ou
l'autre des paramètres mesurables avec la dynaplaque.
Pour ce faire, on a mis en œuvre une série de massifs
en grave concassée à des compacités croissantes, contrôlées
par des profils à la double sonde : on a appliqué,
en deux ou trois points de chacun de ces massifs,
une série de 128 coups de dynaplaque et mesuré l'évolution
des paramètres suivants :
71

— le coefficient de restitution par mesure directe,
— l'énergie consommée dans le sol en traçant et planimétrant
les courbes effort-déformation de chaque
coup,
— l'enfoncement de la plaque d'appui cylindrique
dans le sol par nivellement.
Les premiers résultats ne montrent pas de relations
utilisables entre l'un quelconque de ces paramètres et
la compacité du massif considéré. En outre, on a pu
vérifier, ceci expliquant cela, que bien qu'engendrant
dans le sol des contraintes plus intenses que celles produites
par le rouleau vibrant qui avait été utilisé pour
mettre en œuvre les massifs aux différentes compacités,
la dynaplaque ne densifie quasiment pas le sol
lorsqu'on applique une série de coups successifs au
même point, ce qui confirme la nécessité, pour compacter
un sol, de déplacer le générateur à chaque
impulsion, comme cela se fait avec les rouleaux.
A l'heure actuelle, il n'est donc pas permis d'affirmer
que la dynaplaque puisse être utilisée avec succès pour
contrôler le compactage des couches élémentaires de
remblai.
CONCLUSION
La dynaplaque apporte une réponse très satisfaisante
au problème de la mesure de la déformabilité des
plates-formes support de chaussée. Elle réalise en
effet un heureux compromis entre la signification de
l'essai, la complexité de l'appareillage spécifique et la
cadence des essais (30 à 40 essais à l'heure).
Son domaine d'utilisation préférentiel concerne les
plates-formes en matériaux non liés, dont les plus gros
éléments ne dépassent pas 250 mm ; elle peut toutefois
être également utilisée sur des plates-formes en
matériaux liés pour détecter des absences de prise ou
des sous-dimensionnements caractérisés, mais sa sensibilité
devient insuffisante pour distinguer des contrastes
de portance moins prononcés consécutifs, par
exemple, aux dispersions du dosage en liant.
Dans sa version la plus perfectionnée, elle permet
d'envisager l'auscultation des plates-formes support
de chaussée, à raison d'un essai pour 25 m 2 environ,
densité pouvant être considérée comme à l'échelle des
purges minimales réalisées en pratique. Par ailleurs,
grâce à la mobilité et à la facilité de mise en œuvre de
l'appareil, il est à présent économiquement justifié
d'exécuter des mesures de déformabilité sur des chantiers
modestes et dispersés (voirie de lotissement, agricole,
forestière, parking, aires de stockage, etc.), afin
d'affiner le dimensionnement de ces ouvrages.
On peut également utiliser la dynaplaque en tant
qu'appareil d'étude dans des problèmes variés nécessitant
en particulier d'exercer des sollicitations dynamiques
intenses comparables à celles provoquées par le
trafic de poids lourds ou par des rouleaux vibrants.
Dans cet ordre d'idées des expériences intéressantes
ont été menées (étude de la contamination de géotextiles,
comportement à la fatigue de structures rustiques,
pistes de chantier, couches de forme, etc.), d'autres,
comme l'utilisation de la dynaplaque pour le contrôle
du compactage des couches de remblai, n'ont pas
encore abouti.
Enfin, en tant qu'appareil de mesure, la dynaplaque
doit faire l'objet d'un suivi rigoureux de ses caractéristiques
métrologiques : d'abord, au niveau de l'utilisateur
qui doit périodiquement vérifier la constance
de la valeur du coefficient de restitution mesuré sur un
massif indéformable (cube de béton) ; ensuite, au
niveau du groupe chargé de la maintenance des dynaplaques
(Laboratoire d'Angers), qui doit intervenir
lors de toute dérive constatée sur la valeur du coefficient
de restitution sur cube de béton, ou à la suite de
toute intervention nécessitée par une réparation ; ou,
de manière systématique au bout d'une certaine durée
de service (ou d'un nombre d'essais) qui reste encore à
préciser.
. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[I] BOHN A., Tragfähigkeitsmessungen mittels Fallgeräts,
Strasse und Autobahn, 1, 1968, P. 17-24.
[2] GRÜNBAUM H., Dynanische Tragfähigkeitsmessungen
mit eiren Fallgerät, Route et Trafic, 13-14, déc. 1970, p.
707-711.
[3] CLAESSEN A.I.M., VALKERING CP., DITMARSCH R.,
Überprüfung der Tragfähigkeit von Strassen und
Flugplatzbefestigungen mit den Fallgewichtsgerät, Bitumen,
38, Heft 5, 1976.
[4] WEINGART W., Theoretische Grundlagen der dynamischen
Tragfähigkeitsprüfung mit Fallgeräten, Die
Strasse, Heft 9, sept. 1978, p. 309-315.
[5] ULRICH N., Theoretische Untersuchungen zur Beschreibung
des Verformungsverhaltens, von Strassenbaustoffen,
Die Strasse 21. Jahrgang, Heft 9, sept. 1981, p.
310-312.
[6] BRETONNIÈRE S., Les déflectomètres à boulet pour
l'étude des déflexions des chaussées sous charges dynamiques,
Bull, liaison Labo. routiers P. et Ch., 2,
juil.-août 1963, p, 43.1-43-16.
[7] CHARLES H., Un déflectomètre à boulet adapté à un
tracteur-porteur, Bull, liaison Labo. routiers P. et Ch.,
10, nov.-déc. 1964, p. 1-30, 1-33.
[8] KERYELL P., BENOIST J., Le déflectomètre à boulet,
Bull, liaison Labo. P. et Ch., 57, janv.-févr. 1972, p.
33-46.
[9] BENOIST J., Contribution à l'adaptation d'un déflectomètre
à boulet au contrôle rapide de la portance des
plates-formes de terrassement, Mémoire présenté en vue
de l'obtention du diplôme d'Ing. CNAM, Conservatoire
national des Arts et Métiers et Centre régional associé
d'Angers, oct. 1975.
[10] SETRA-LCPC, Catalogue 1977 des structures types de
chaussées neuves.
[II] SETRA-LCPC, Recommandation pour les terrassements
routiers, Fasc. 4 : Contrôle de l'exécution des remblais
et des couches de forme, oct. 1981.
[12] SCHAEFFNER M., KHAY M., Mesure du pouvoir anticontaminant
des géotextiles soumis à un trafic simulé,
Commun. Congr. Inter, sur les Géotextiles, Las Vegas,
août 1982.
72

TERRRSSEfflEIlTS ROUTIERS
Bilan du contrôle
en continu (Q/S-e)
tes terrassements routiers
en Normandie
Alain FEVRE
Assistant
Jean-Jacques CORBIN
Gérard VIGÊA
Techniciens supérieurs
Section Terrassements
Laboratoire régional de Rouen
RÉSUMÉ
Depuis 1978 nous avons recensé dix-neuf
chantiers, représentant une potentialité de
4 100 000 m 3 , pour lesquels les maîtres
d'oeuvre de la région normande avaient prévu,
dans la rédaction des CCTP, un contrôle en
continu des terrassements routiers selon la
méthode Q/S et e.
La première partie du document présente ce
qui aurait dû se faire (conformément aux
CCTP) et ce qui s'est réellement fait (au cours
de la réalisation des travaux) en matière de
dévolution des contrôles : qui fait quoi et
comment ? Il ressort un glissement très net
au niveau des intervenants...
Dans la deuxième partie, nous avons recensé
un certain nombre d'anomalies rencontrées
pendant le déroulement des chantiers, et qui
ne sont pas compatibles avec une utilisation
correcte de la méthode.
La troisième partie rappelle les différentes
opérations à effectuer par le responsable
des contrôles pour être en conformité avec les
« règles de l'art » énoncées dans la RTR.
Et, enfin, nous présentons le point de vue du
laboratoire sur les méthodes de contrôle disponibles
et, plus particulièrement, nous précisons
les moyens nécessaires à mettre en œuvre dans
le cadre de la méthode Q/S, e.
MOTS CLÉS : 51 - Contrôle • Continu - Terrassement
- Chantier • Recommandation - France -
Application (usage).
Nous reproduisons ici un document réalisé à la demande du
SÉTRA dans le cadre de ses Etudes Particulières de 1982.
Depuis 1978, année au cours de laquelle les maîtres d'oeuvre
commencent à faire appliquer en Normandie le principe du
contrôle en continu du compactage des terrassements (Q/S
et e), nous avons recensé dix-neuf chantiers pour lesquels les
cahiers des clauses techniques particulières (CCTP) prévoyaient
un contrôle selon cette méthode.
Pour ce recensement, le temps matériel pour lancer une
enquête auprès de chaque maître d'œuvre de la région normande
nous ayant manqué, nous nous sommes bornés à rassembler
l'ensemble des chantiers connus du laboratoire
régional. Il est donc possible que la liste dressée ci-après soit
incomplète, tout oubli de notre part serait bien sûr involontaire.
Ces chantiers, qui représentent une part très importante de
l'ensemble des remblais mis en œuvre depuis 1978 en Normandie,
ont une potentialité globale d'environ
4 100 000 m 5 .
73
Bull, liaison Labo P. et Ch. - 122 - nov.-déc. 1982 - Réf. 2749

Ils sont inégalement répartis sur la région (fig. 1) :
— Calvados : deux chantiers (120 000 m 3 ),
— Eure : trois chantiers (1 130 000 m 3 ),
— Manche : cinq chantiers (1 160 000 m 3 ),
— Orne : un chantier (125 000 m 3 ),
— Seine-Maritime : huit chantiers (1 585 000 m 3 ),
et ont des tailles très diverses (de 20 000 à
650 000 m 3 ) :
— sept chantiers de moins de 100 000 m 3 ,
— six chantiers de 100 à 300 000 m 3 ,
— six chantiers de plus de 300 000 m 3 .
Nous constatons que cinq chantiers sur dix-neuf
entrent dans cette catégorie, ce sont :
— la déviation nord d'Avranches (Manche) :
400 000 m 3 de remblais à 1 500 mVjour,
— la déviation de Valognes (Manche) : 80 000 m 3 de
remblais à 1 000 mVjour,
— la déviation d'Alençon (RN 12) (Orne) :
125 000 m 3 de remblais à 2 500 mVjour,
— la liaison A 13 - CD 514, première tranche (Calvados)
: 20 000 m 3 de remblais à 500 mVjour,
— la déviation de Saint-Joseph (Manche) : 80 000 m 3
de remblais à 1 000 mVjour.
Classe II
Le maître d'œuvre demande à l'entreprise d'assurer
une partie des contrôles de chantier. La formulation
peut être faite dans les termes suivants :
«Les essais d'identification des sols seront à la charge
de l'entrepreneur. Le contrôle du compactage sera à la
charge du maître d'œuvre».
Seul le chantier du CD 13 (liaison A 13 - zone portuaire)
en Seine-Maritime entre dans cette catégorie
(450 000 m 3 de remblais à 4 000 mVjour).
Classe III
Fig. 1
Le maître d'œuvre demande à l'entreprise d'assurer
l'ensemble des contrôles, en se réservant le droit, en
cas de mauvais fonctionnement du laboratoire
d'entreprise, de faire exécuter les essais par un laboratoire
de son choix, aux frais de l'entreprise.
BILAN DU CONTRÔLE EN CONTINU
Classification initiale des chantiers
Compte tenu des diverses orientations données par les
maîtres d'oeuvre pour la dévolution des contrôles (à la
charge du maître d'oeuvre, de l'entreprise ou des
deux), dès la rédaction du cahier des clauses techniques
particulières, nous avons été amenés à considérer
trois classes de chantiers en fonction des intervenants.
Le classement présenté ici est donc fonction des termes
employés dans les CCTP en matière de contrôle.
Classe I
Le maître d'œuvre se réserve l'exécution de l'ensemble
des contrôles. Cette clause peut être précisée dans
les termes suivants :
«Pour l'application de l'article 15-3 du fascicule 2 du
CCTG, il est précisé que l'entrepreneur n'est pas tenu
de vérifier la qualité des matériaux ni la qualité de la
mise en remblai ; le maître d'œuvre se réserve l'exécution
de ces contrôles».
Cela se concrétise par la présence d'un laboratoire
(laboratoire régional ou laboratoire départemental)
sur le chantier pour réaliser les essais et, éventuellement,
exploiter la méthode de contrôle.
Les CCTP sont généralement rédigés de la façon suivante
:
• Identification
«LABORATOIRE DE CHANTIER DE
L'ENTREPRENEUR POUR LES TERRAS­
SEMENTS :
Le laboratoire que l'entrepreneur est tenu
d'avoir sur le chantier, en vertu des dispositions
du paragraphe 4.2 de l'article 12 du fascicule 2
du cahier des prescriptions communes (1),
devra permettre d'exécuter les essais pour
l'identification de la nature et de l'état du sol et
pour la conduite des ateliers de compactage.
Ce laboratoire sera utilisé par l'entrepreneur ou
par le maître d'œuvre pour conduire son chantier.
Dans le cas de mauvais fonctionnement persistant
du laboratoire de chantier de l'entrepreneur,
le maître d'œuvre pourra exiger que tous
les essais soient réalisés dans un laboratoire de
son choix, aux frais de l'entrepreneur, sans que
celui-ci puisse de ce fait élever de réclamations,
en raison des retards ou des interruptions de
chantier consécutifs à cette sujétion ».
(1) Depuis septembre 1976, cahier des clauses techniques générales
(CCTG).
74

À
• Contrôle du compactage
« Matériel de compactage :
L'entrepreneur devra s'assurer en permanence
du bon fonctionnement des engins de compactage
et du lestage effectif et de la charge par
roue correspondante.
Intensité du compactage :
L'entrepreneur devra s'assurer en permanence :
— du respect de l'épaisseur des couches,
— de la bonne répartition de l'effort de compactage
à la surface de la couche,
— du respect de l'intensité de compactage définie
par Q/S,
— du respect du plan de balayage.
Chaque fin de journée, l'entrepreneur devra
faire connaître au maître d'œuvre le nombre de
mètres cubes de chaque nature de sol mis en
remblai pour chaque engin de compactage et les
bandes ou disques enregistrés sur chaque
engin ; le maître d'œuvre se réserve la possibilité
de consulter à tout moment ces bandes ou
disques ».
Ces termes sont en accord avec les documents types
existants mais on notera que, dans ce cas, le texte présente
quelques imprécisions de langage quant à la
dévolution exacte du contrôle du compactage. Nous
avons donc fait l'hypothèse que le terme « l'entrepreneur
devra s'assurer...» signifiait que ce dernier
devait exécuter les calculs d'intensité de compactage
(Q/S) afin de s'assurer que...
Dans d'autres CCTP, le texte concernant la responsabilité
des essais et contrôles, plus concis et sans ambiguïté,
est généralement rédigé de la façon suivante :
« ESSAIS DE LABORA TOIRE
Le présent marché est rédigé dans le cadre de
l'autocontrôlé des travaux par l'entrepreneur.
Celui-ci devra donc mettre en œuvre tous les
moyens en personnel et matériel pour assurer les
essais décrits dans le présent marché.
Sauf dispositions contraires explicitement mentionnées,
tous les essais de fabrication et de mise
en œuvre sont à la charge de l'entrepreneur, les
essais de réception à la charge du maître
d'œuvre ».
Comme précédemment, on notera que le maître
d'œuvre se réserve également la possibilité de faire
appel à un laboratoire de son choix en cas de mauvais
fonctionnement du laboratoire de l'entreprise.
Nous constatons que treize chantiers, sur les dix-neuf
recensés, entrent dans cette catégorie :
— les aménagements des virages d'Orval (Manche) :
100 000 m 3 de remblais à 1 500 mVjour,
— la déviation de Pont-Farcy (Manche) : 500 000 m 3
de remblais à 5 000 mVjour,
— le doublement de la bretelle de Tancarville (Eure) :
80 000 m 3 de remblais à 1 500 mVjour,
— la liaison Evreux-Louviers (1 er tronçon) (Eure) :
650 000 m 3 de remblais à 5 000 mVjour,
— la liaison Evreux-Louviers (2 e tronçon) (Eure) :
400 000 m 3 de remblais à 5 000 mVjour,
— la liaison Caen-Missy (Calvados) : 100 000 m 3 de
remblais à 1 500 mVjour,
— l'aménagement du CD 915 à Mainemare (Seine-
Maritime) : 60 000 m 3 de remblais à 1 000 mVjour,
— l'aménagement de la RN 29 à Saint-Victorl'Abbaye
(Seine-Maritime) : 50 000 m 3 de remblais à
1 000 mVjour,
— l'aménagement du CD 54 à Saint-Aubin-sur-Scie
(Seine-Maritime) : 25 000 m de 3 remblais à
1 000 mVjour,
— la déviation d'Yvetot (Seine-Maritime) :
250 000 m 3 de remblais à 2 500 mVjour,
— l'aménagement du CD 43 (Seine-Maritime) :
150 000 m 3 de remblais à 2 000 mVjour,
— la déviation de Neufchâtel (travaux préparatoires)
(Seine-Maritime): 100 000 m 3 de remblais à
2 000 mVjour,
— la déviation de Saint-Saëns (Seine-Maritime) :
400 000 m 3 de remblais à 3 500 mVjour.
Au vu de cette classification on peut d'ores et déjà
constater que des tendances différentes se dégagent en
faveur de tel ou tel type de contrôle selon les départements
:
Département Classe I Classe II Classe III
— Calvados 50 % — 50 %
— Eure — — 100 %
— Manche 60 % — 40 %
— Orne 100 % — —
— Seine-
Maritime — 12 % 88 %
C'est ainsi que l'on notera la tendance à favoriser
l'autocontrôlé de l'entreprise en Haute-Normandie,
alors qu'en Basse-Normandie les choix sont plus partagés.
Réalité des contrôles
La réalité des contrôles est souvent différente des
orientations définies dans le CCTP. Cette dérive intervient
en général dès la réunion préparatoire, donc
avant le démarrage du chantier, et le maître d'œuvre
est amené (par prudence ?) à modifier plus ou moins
fortement la dévolution des essais et contrôles qui
seront réellement appliqués sur chantier.
Il s'ensuit une modification de la répartition des chantiers
par classe. Cette nouvelle répartition, établie à
partir des données réelles de réalisation des contrôles,
est la suivante :
75

Classe I (contrôle maître d'œuvre)
Douze chantiers (pour cinq prévus) ont fait l'objet
d'un suivi par le laboratoire régional avec, dans certains
cas, une participation du laboratoire départemental
au niveau de la réalisation des essais) ou, pour
quelques cas, par le laboratoire départemental seul.
Classe II (contrôle maître d'œuvre + entreprise).
On retrouve deux chantiers dans cette catégorie alors
qu'un seul était prévu au départ.
Classe III (autocontrôle)
Nous ne retrouvons réellement dans cette catégorie
qu'un seul chantier sur les treize prévus au départ.
Cette nouvelle classification ne concerne que quinze
chantiers. Les quatre chantiers restant n'ont pu être
classés dans les types définis précédemment et peuvent
être rangés dans une nouvelle classe que l'on pourrait
appeler II bis.
Classe II bis
Le principe consiste à appliquer effectivement l'autocontrôlé,
mais avec un suivi techique du chantier par
la laboratoire régional et une participation effective
de ce laboratoire aux réunions de chantier afin de conseiller
le maître d'œuvre.
Parfois, le souhait du maître d'œuvre aurait consisté à
attribuer au laboratoire régional le rôle de « contrôleur»
de «l'autocontrôlé». Il faut noter que cette
situation n'est pas fiable car, si l'on veut qu'elle soit
menée à bien, elle revient à doubler le nombre, donc le
coût des contrôles, et elle risque de mettre en position
de conflit permanent les personnels concernés.
Tendance des dérives
A l'aide d'un tableau, il est facile de faire apparaître
la tendance de l'évolution du contrôle dans le
domaine de l'application de la méthode Q/S et e :
Méthode Méthode appliquée sur le chantier
prévue au
CCTP Classe I Classe II Classe
Il bis Classe III
Classe 1
(MO) 5 5 — — —
Classe II
(MO + entr.) 1 1 — — —
Classe III
(autocontrôle) 13 7 1 4 1
Total 19 12 2 4 1
Les résultats mettent clairement en évidence que
l'autocontrôlé strict n'a pratiquement pas été appliqué
(un seul cas sur 13). Un peu plus de la moitié des
chantiers prévus en autocontrôle a subi le contrôle de
classe I, avec une présence quasi permanente du laboratoire
régional (et éventuellement du laboratoire
départemental), alors que le tiers des chantiers réalisés
réellement en « autocontrôle » a nécessité l'appui et le
suivi technique du laboratoire régional (classe II bis).
Les chantiers prévus en classes I et II au niveau du
CCTP le sont restés au moment des travaux.
On notera donc que les maîtres d'œuvre ont tendance,
au niveau de la réalité des chantiers, à s'orienter vers
les principes de la classe I, et éventuellement II. En
effet, d'une façon générale les dérives observées, prévisions
vers réalisations, ont été à «sens unique» : de
l'autocontrôlé vers la réalisation des contrôles par un
laboratoire du maître d'œuvre.
Commentaires
Cette étude conduit à un certain nombre de commentaires.
En reprenant les différentes formes de contrôle
répertoriées précédemment, soit :
— Classe I : le maître d'œuvre se réserve l'exécution
de l'ensemble des contrôles ;
— Classe II : le maître d'œuvre demande à l'entreprise
d'assurer une partie des contrôles ;
— Classe III : autocontrôle ;
— Classe II bis : même principe de la classe III, mais
le maître d'œuvre s'adjoint la participation du laboratoire
régional afin de s'assurer d'une bonne qualité du
contrôle ;
il se dégage deux grandes orientations :
— pour les classes I et III le maire d'œuvre ou l'entreprise
maîtrise entièrement l'application de la
méthode ;
— pour la classe II, il apparaît nettement une séparation
des tâches entre maître d'œuvre et entreprise qui
peut entraîner certaines difficultés d'interprétation au
niveau de la synthèse journalière.
La première orientation est sans doute celle qui pose le
moins de problèmes de coordination. Les rôles et
tâches sont clairement définis au départ et la synthèse
appartient au maître d'œuvre ou à l'entreprise qui dispose
de l'ensemble des données. On peut ajouter que
le glissement constaté de la classe III vers la classe I,
dans la majeure partie des chantiers répertoriés, semble
montrer que cette dernière correspond le mieux
aux besoins ressentis par les maîtres d'œuvre.
La seconde orientation présente à nos yeux des inconvénients.
Au départ, elle répartit les actions entre le
maître d'œuvre et l'entreprise. Il faut donc bien savoir
«qui fait quoi et surtout comment». A partir des
règles nécessaires à appliquer, définies par la RTR,
pour que la méthode soit un moyen entre les intervenants
pour aller vers la décision qui s'impose. A notre
avis, cette solution peut conduire à des interprétations
incomplètes ou erronées.
Imaginons que le maître d'œuvre se réserve les essais
d'identification (ce qui est souvent le cas). Il possède
deux sources d'information :
— l'étude géotechnique qui, si elle est suffisamment
précise, lui donne les différentes natures de sols qu'il
76

i
Grille de décision
Nature de sol = B4 - Grave argileuse
Grille de décision
Nature de sol = Cx - Grave très argileuse
>
\Météo
+ + + = —
Ëtat^^
h 02 22
m
\ 22 22
s 21 21
^XMétéo
É t a t \
h
if
•
ÜI m lu
m 02 02 01
s 01 01
W/
+ + + = -
Fig. 2 - Exemple de grilles
de décision.
RC^\
Q/S
e
Nombre
de passes Rc\^ Q/S e
Nombre
de passes
21 0,06 0,30 5 01 0,045 0,30 7
22 0,10 0,40 3
Type de compacteur= V2a
02 0,07 0,40 6
Type de compacteur
02 0,20 0,60 3
R = Épaisseur des couches
C = Intensité de compactage
0 Fortes épaisseurs possibles
1 Minces nécessaires (0,15 à 0,30)
2 Minces ou moyennes (0,25 à 0,50)
1 Intense
2 Moyen
3 Faible
0 Fortes épaisseurs possibles
R — Épaisseur des couches 1 Minces nécessaires 10,15 à 0,30)
2 Minces ou moyennes (0,25 à 0,50!
1 Intense
C = Intensité de compactage 2 Moyen
<
3 Faible
est susceptible de rencontrer lors de ses terrassements
;
— les essais d'identification complémentaires réalisés
par le laboratoire de son choix pour actualiser ou
compléter les informations en sa possession.
Il confie alors au laboratoire de l'entreprise la vérification
des critères d'état selon une fréquence prévue
au marché.
Nous raisonnons toujours pour des natures de sols
sensibles à l'eau : le critère principal d'état est par
conséquent la teneur en eau. Dans ce cas, nous pensons
que séparément chacune des parties est dans
l'impossibilité d'exploiter la méthode :
— pour le maître d'œuvre, l'identification sans l'état
est insuffisante,
— pour l'entreprise, l'état sans l'identification est
inexploitable.
Il faut donc réaliser la synthèse des deux informations.
Nous prendrons un exemple entre deux natures
de sols qui peuvent entraîner une confusion et conduire
à des consignes de réemploi inadaptées (une
grave ± argileuse dont le D m a x ¡ varie entre 50 et
80 mm).
Nous comparerons les deux grilles de décision (fig. 2)
où apparaissent les paramètres d'entrée (état et météo)
qui conduisent, en fonction du matériel de compactage
présent sur le chantier, à fixer le Q/S objectif. On
s'aperçoit que, suivant que le sol sera classé en B 4 ou
en C p les conditions de remploi s'inversent pour des
conditions d'état et de météo identiques :
— B 4 h : météo = réemploi possible
Q/S = 0,20 ; e = 0,60 m ;
— C, h : météo = réemploi interdit ;
\ — B 4 m : météo + réemploi interdit ;
I — C¡ m : météo + réemploi possible
Q/S = 0,07 ; e = 0,40 m.
On voit ainsi toute l'importance qu'il faut accorder à
l'interprétation des essais d'identification et d'état
pour que la consigne donnée à l'atelier de mise en
œuvre corresponde à un objectif réel qui permette le
compactage des remblais selon les règles définies dans
la RTR.
On pourrait multiplier les exemples qui conduisent à
des dérives de ce type. Nous nous contenterons
d'insister sur le risque que représente à nos yeux l'utilisation
du type de contrôle II, pour les raisons évoquées
ci-dessus, et qui nous renforce dans l'impression
que le contrôle type I est le mieux adapté (cela
étant confirmé par la répartition des types de contrôle
de chantier évoqués précédemment).
ANOMALIES RENCONTRÉES
SUR LES CHANTIERS
La méthode de contrôle en continu Q/S, est une
méthode simple, mais qui suppose une organisation
méthodique et demande une grande rigueur quant à la
qualité des diverses opérations à effectuer.
Elle peut être symbolisée par une chaîne dans laquelle
on devra rechercher un niveau de qualité équivalent
pour chaque maillon si l'on veut être assuré de la
tenue de l'ensemble.
Nous avons récapitulé ci-après un certain nombre
d'anomalies, rencontrées sur des chantiers réalisés en
Normandie, qui ne sont pas compatibles avec une utilisation
correcte de la méthode telle qu'elle est définie
par la RTR.
Certaines de ces anomalies peuvent sembler excessives
ou évidentes pour le lecteur averti, mais nous tenons à
préciser qu'aucune d'entre elles n'est le fait de l'imagination
et qu'elles ne sont que le reflet de certaines de
nos observations.
77

La liste dressée ici ne peut donc être exhaustive et son
but est simplement de présenter des anomalies qui
pourraient, dans certains cas, conduire à une faillite
totale de la méthode de contrôle malgré la bonne
volonté affichée par les intervenants.
/ - Sous un angle très général nous avons noté que :
— la méthode ou les tâches à réaliser par les différents
intervenants ne sont pas toujours expressément
ou clairement définies dans le CCTP ;
— l'entreprise utilise pour tout ou partie du chantier
un matériel de compactage non équipé de tachygraphes,
alors qu'il était prévu au CCTP et que le maître
d'oeuvre aurait pu être en droit de l'exiger ;
— les entreprises ont une fâcheuse tendance à placer
sur les compacteurs les conducteurs les moins bons
alors que cette tâche requiert des personnels de qualité
pour aboutir à un travail soigné ;
— les maîtres d'oeuvre ou les entreprises n'ont pas,
ou ne se donnent pas, des moyens suffisants en personnel
pour mener à bien l'ensemble des tâches nécessaires
au contrôle : « le Q/S ça vient après la conduite
ou l'avancement du chantier... » moyennant quoi les
opérations relatives au Q/S ne sont menées que sommairement
quand elles le sont ;
— certains maîtres d'oeuvre prévoient les types de
clauses ou prennent les décisions suivantes :
• « Tous les résultats des essais effectués par
l'entreprise feront l'objet d'un compte rendu
établi par l'entrepreneur qui sera adressé au
maître d"œuvre dans les deux jours ouvrables
suivant leur obtention. Ce dernier donnera son
avis dans un délai de deux jours ouvrables ».
Il est évident que pendant ces quatre jours certains
événements peuvent survenir (pluie, couverture des
matériaux incriminés par d'autres couches, etc.), et à
notre avis un tel délai est inadmissible.
• «Les disques de contrôle seront envoyés journellement
au CETE par la poste en vue de leur
exploitation ».
Lorsque l'on connaît la lenteur de certains courriers...
on peut être amené à douter de l'efficacité d'un tel
procédé. Nous pensons plutôt qu'il y a lieu de mettre
en place une procédure telle, que le dépouillement des
disques, l'exploitation des contrôles et la décision
quant à la qualité obtenue, soient réalisés dans les
meilleurs délais.
2 - Concernant l'identification des sols, nous avons
noté que :
— pour certains chantiers, les responsables des contrôles
se contentaient d'une classification visuelle en
nature et en état des matériaux sans qu'aucun essai ait
été réalisé avant ou pendant la durée des travaux ;
— pour d'autres chantiers, les responsables des contrôles
se satisfaisaient des résultats obtenus sur les
sondages de l'étude géotechnique (sondages réalisés
parfois depuis plusieurs années et à des périodes
annuelles qui ne correspondaient pas à celle du chantier).
Dans ces deux cas, on peut comprendre aisément que
la détermination du Q/S objectif souffre d'une certaine
imprécision (!) sans tenir compte des erreurs qui
peuvent être faites quant aux possibilités de réemploi
des matériaux.
3 - Suivi des conditions de mise en œuvre :
— le responsable des contrôles chargé d'exploiter la
méthode ne fait que quelques visites occasionnelles du
chantier et passe trop peu de temps autour des ateliers
de répandage et de compactage pour s'assurer correctement
de l'épaisseur des couches et du balayage du
(des) compacteur(s) ;
— l'épaisseur des couches est donnée visuellement
sans jamais réaliser de mesures.
4 - Détermination de l'intensité de compactage :
— les pannes de tachygraphes ne sont pas signalées
assez rapidement par les entreprises ; il faut que la
surveillance extérieure soit suffisamment pressante
pour en accélérer la remise de l'enregistrement ;
— le remplissage des fiches journalières et l'état récapitulatif
hebdomadaire ne sont pas réalisés régulièrement
;
— le disque d'enregistrement est placé sur la mauvaise
face (recto au verso) et sa lecture n'est pas simple
;
— il n'est pas tenu compte du verso des disques sur
lequel apparaît le fonctionnement effectif de la vibration
des engins vibrants ;
— en cas d'utilisation d'un cylindre vibrant tracté,
l'entreprise prétexte une dégradation rapide du tachygraphe
pour se faire dispenser de l'installation de
celui-ci. Dans ce cas, le maître d'oeuvre doit demander
l'installation de l'enregistreur sur l'engin tracteur ;
— l'affichage des vitesses n'est pas étalonné par rapport
aux vitesses réelles ;
— la vitesse de fonctionnement du compacteur, enregistrée
sur le disque, est supérieure à la vitesse préconisée
;
— il n'est pas réalisé d'étalonnage des cubages de
matériaux transportés, ni même de pesée des engins ;
— le comptage des voyages n'est pas correctement
effectué (oubli dans certains cas, ou bien prise en
compte du voyage alors que les matériaux avaient une
destination autre que celle de l'atelier de mise en
œuvre contrôlé) ;
— l'estimation du cubage de matériaux mis en œuvre
est minorée par l'entreprise ;
— exploitation de la distance parcourue en prenant
en compte la distance globale (indiquée par le compteur
kilométrique de l'engin) parcourue au niveau de
la journée ;
— les distances réalisées lors des déplacements ou des
travaux divers sont prises en compte inconsidérément
;
— estimation des distances en fonction du temps affiché
par l'horloge de maintenance sur les compacteurs
vibrants tractés ;
78

— prise en compte du temps de régalage des engins à
double fonction (engins à pieds dameurs) dans le
temps de compactage, alors que ceux-ci ne travaillent
pas à la vitesse préconisée pour cette fonction.
5 - Répartition de l'intensité de compactage :
— le responsable des contrôles ne s'assure pas, par
des mesures complémentaires (densités relatives sur
des profils transversaux notamment), de la bonne
répartition de l'intensité de compactage ;
— le compactage des bords de remblai n'est pas réalisé
dans de bonnes conditions, notamment dans le cas
d'utilisation d'engins tractés ou de compacteurs à
pneumatiques ;
— répartition hétérogène du nombre de passes des
engins à double fonction (régalage et compactage)
sans tenir compte d'un abattement de la distance
totale parcourue pour le calcul de la surface réellement
compactée dans de bonnes conditions.
RÔLE DU RESPONSABLE DES CONTRÔLES
L'objet de ce chapitre est de dresser une liste des opérations
à effectuer par le responsable du contrôle si ce
dernier veut disposer d'une crédibilité qui lui permette
d'assurer au maître d'ouvrage que les travaux ont été
exécutés conformément aux règles de l'art énoncées
dans la RTR.
A titre indicatif, on peut fixer les fréquences d'essais
ci-après en cours de chantier, en sachant que ces fréquences
devront être augmentées au démarrage et à
chaque changement de nature de sol ou d'organisation
des travaux.
Ces mesures doivent être réalisées selon les modes
opératoires en vigueur et « // est indispensable de les
confier à un personnel très expérimenté qui pourra au
mieux juger de l'importance à leur accorder» ainsi
que de modifier ces fréquences en fonction des données
du chantier :
— un essai proctor avec poinçonnement CBR pour
1 500 m 3 ,
— une analyse granulométrique pour 15 000 m 3 ,
— une mesure occasionnelle des limites d'Atterberg,
— une teneur en eau pour 500 m 3 .
Définition des conditions d'utilisation des sols
Compte tenu de l'identification en nature et état des
sols, du plan de mouvement des terres suivi par
l'entreprise, et des prévisions météorologiques (pour
les sols sensibles à l'eau), il est possible de définir, à
l'aide du fascicule 2 de la RTR, les conditions d'utilisation
des sols. Celles-ci serviront à fixer les données
relatives aux engins de compactage et aux épaisseurs
de couche qui sont nécessaires pour la réalisation des
travaux. Le choix de l'engin de compactage permettra
ensuite de déterminer les paramètres e et Q/S qui
devront être respectés sur le chantier.
Identification des sois (1)
Epaisseur
«La mise en application et l'interprétation de la
méthode de contrôle en continu seront d'autant plus
aisées et fiables que les études de reconnaissance
auront permis d'avoir une meilleure connaissance de
la nature et de l'état des sols qui seront utilisés. C'est,
en particulier, essentiellement à partir des résultats de
ces études que le maître d'œuvre est en mesure de fixer
les conditions d'utilisation des sols qui définissent en
fait le plan du mouvement des terres.
Toutefois, même dans le cas d'études de reconnaissance
particulièrement complètes, il sera toujours
nécessaire de procéder au moment du contrôle des travaux
à des mesures complémentaires d'identification
des sols, en raison notamment :
— des variations de teneur en eau entre le moment
des reconnaissances et celui des travaux,
— du caractère inévitablement ponctuel des résultats
des études de reconnaissance,
— et, surtout, du remaniement considérable et difficilement
estimable des sols provoqué au cours des différentes
phases du terrassement : extraction, chargement,
déchargement, régalage, mélanges de déblais
d'origines différentes, etc., qui réduit plus ou moins
la possibilité d'utiliser les résultats des études de
reconnaissance ».
(1) Les passages en italique sont extraits du fascicule 4 de la RTR.
Les valeurs présentes dans la RTR correspondent à
une épaisseur maximale des couches à mettre en
œuvre (fig. 3 à 5).
On accordera le soin nécessaire à la mesure de l'épaisseur
réelle des couches :
— nivellement précis pour les planches d'essai,
— toise ou jauge d'épaisseur en cours de chantier.
l'appréciation visuelle est à écarter autant que possible,
compte tenu de son imprécision qui peut atteindre
fréquemment les limites de tolérance exigées ± 15 °7o.
« Il est souvent préférable de procéder à ces mesures
au moment du régalage (en estimant l'incidence du
compactage), car c'est évidemment à ce stade qu'il est
le plus facile d'apporter les corrections nécessaires».
Intensité de compactage Q/S
Evaluation de Q
Elle peut être réalisée par relevés topographiques au
remblai ou par comptage des engins de transport,
après avoir étalonné le contenu de ces derniers pour
chaque nature de sol et chaque mode d'extraction rencontrés
sur le chantier. Ces étalonnages peuvent être
réalisés par pesées des chargements, associées à des
mesures de densité du matériau mis en œuvre.
79

Fig.3
Fig.4
Fig. 3 et 4 - Contrôle de l'épaisseur des couches. Le réglage en
« biseau » et la présence de blocs posent des problèmes
pour déterminer l'épaisseur à prendre en compte.
Fig. 5 - Sur des ateliers de mise en œuvre étendus, le plan de
balayage est facile à appréhender : c'est le cas idéal.
Fig. 6 et 7 - Au voisinage des ouvrages d'art :
— le plan de balayage est incertain,
— les moyens de mise en oeuvre sont souvent disproportionnés par
rapport au volume à traiter. Les épaisseurs mises en œuvre sont souvent
fortes.
La qualité des remblais ne pourra être évaluée sans observation de
l'exécution des travaux.
Fig. 5
1*,
Fig. 6 Fig. 7
Ces deux méthodes peuvent être menées parallèlement
et l'on devra s'assurer lors des relevés topographiques
que leur recoupement est satisfaisant.
Si tel est le cas, on pourra utiliser la seconde méthode,
qui est la plus commode, pour avoir une bonne estimation
du débit journalier.
Evaluation de S
Cette valeur est obtenue par le produit de la largeur de
compactage par la distance parcourue pendant l'échelon
de temps retenu (généralement la journée). La largeur
de compactage est donnée dans la liste des compacteurs
annexée au fascicule 3. La détermination de
la distance est assujettie aux règles suivantes :
— présence d'un tachygraphe enregistreur sur chaque
engin de compactage,
— étalonnage des distances (enregistrement/réalité)
avant le démarrage du chantier,
— élimination des distances correspondant à des
tâches autre que le compactage du remblai contrôlé
80

(par exemple : transfert, entretien des pistes, reprises
de compactage de matériaux précédemment mis en
œuvre, etc.). Cette tâche peut être notablement simplifiée
par un emploi judicieux de la manette d'affectation
et des plages correspondantes enregistrées sur le
disque. On notera, pour tout problème rencontré lors
de l'exploitation des disques, que l'on peut se reporter
utilement aux notices d'emploi des constructeurs
(Kienzle France notamment : «L'emploi utile du
tachygraphe Kienzle »).
Vérifications complémentaires
A l'aide des enregistrements on s'assurera également
de la régularité :
— de la vitesse d'avancement de l'engin de compactage,
— de la fréquence de vibration pour les matériels
vibrants.
Par ailleurs, il sera nécessaire de s'assurer, par pesée
en début de chantier notamment, du poids des engins
et que le lestage correspondant n'est pas modifié en
cours de chantier.
Répartition de l'intensité de compactage
« 77 reste enfin à vérifier le respect des modalités relatives
à l'organisation du chantier et, plus particulièrement,
la répartition uniforme du travail des compacteurs
sur la totalité de la zone de mise en œuvre (en
bord de talus notamment). Ce contrôle relève avant
tout de la surveillance de chantier. On peut cependant
indiquer qu 'un moyen objectif de vérifier cette uniformité
consiste à effectuer, sur un ou quelques profils en
travers, une série de mesures de densité du sol en
place.
Cela suppose néanmoins, sous peine d'alourdir rédhibitoirement
la méthode, que les matériaux soient suffisamment
homogènes (en nature et en état) dans les
profils considérés, de manière à ce que les valeurs des
densités humides mesurées soient immédiatement
comparables entre elles ».
Par ailleurs, le responsable des contrôles doit asseoir
l'autorité des conducteurs de compacteur, vis-à-vis
des autres conducteurs d'engins, afin qu'ils puissent
disposer d'une surface d'évolution suffisante pour
travailler dans de bonnes conditions, notamment visà-vis
de la répartition de l'intensité de compactage.
POINT DE VUE DU LABORATOIRE ET CONCLUSIONS
La Recommandation pour les terrassements routiers
propose deux méthodes de contrôle du compactage
des matériaux mis en remblais ou en couche de
forme : le contrôle des densités du matériau mis en
œuvre et le contrôle en continu.
La méthode de contrôle en continu est une méthode
qui ne peut souffrir la médiocrité ; elle est composée
d'un certain nombre d'opérations indispensables, qui
doivent être traitées avec la plus grande attention.
Tout manquement ou omission de l'une de ces opérations
rendrait le contrôle caduc et, dans ce cas, aucune
garantie de qualité des travaux ne pourrait être formulée
au maître d'ouvrage.
C'est cependant cette méthode qui nous semble la plus
efficace lorsqu'elle est correctement traitée. Elle permet
de contrôler le compactage avec un délai de
réponse court, à condition toutefois que le fait de vouloir
la faire appliquer ne constitue pas uniquement
une satisfaction de l'esprit pour les maîtres d'œuvre
qui l'ont choisie.
Compte tenu des nombreuses anomalies présentées
dans le chapitre précédent, il nous semble indispensable
de conseiller aux maîtres d'œuvre de faire preuve
de la plus grande vigilance quant à la conduite de la
méthode, afin que de tels errements, préjudiciables à
la réussite du contrôle, soient évités pour les chantiers
à venir.
Le rôle du laboratoire régional est d'aider les maîtres
d'œuvre dans cette tâche et il serait souhaitable
qu'une collaboration plus étroite ait effectivement
lieu entre ces deux parties qui poursuivent le même
but : réaliser des travaux de qualité dans le cadre de
l'enveloppe financière attribuée.
Compte tenu des éléments fournis précédemment on
peut dire qu'un contrôle correct selon la méthode Q/S
ne peut être assuré que :
— par la présence d'un technicien de laboratoire
chargé des essais d'identification ;
— par la présence quasi permanente sur le chantier
du responsable des contrôles qui aura également en
charge l'exploitation des données et la mise en forme
de la feuille signalitique de contrôle (on peut estimer
qu'une durée moyenne de deux heures par jour est
nécessaire pour réaliser correctement l'exploitation et
le remplissage de cette fiche pour chaque atelier de
compactage).
Il est donc nécessaire, pour mener à bien la méthode
de contrôle, que les maîtres d'œuvre se donnent des
moyens suffisants en personnel (qu'il s'agisse de leur
propre personnel, de celui d'un laboratoire spécialisé
— régional ou départemental — ou de celui de
l'entreprise) et qu'ils s'assurent de la compétence
réelle des intervenants (quitte à prévoir une formation
adaptée pour des agents non initiés).
81

TERRflSSEmEfïïS
ROUTIERS
Imperméabilisation des plates-formes
de terrassement
RÉSUMÉ
Daniel PUIATTI
Ingénieur
Service des études et recherches internationales
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
Alain QUIBEL
Ingénieur
Centre d'expérimentations routières de Rouen
On recommande souvent d'imperméabiliser les
plates-formes de terrassement alors qu'on
ignore l'efficacité des techniques disponibles.
Face à cet état de fait, les auteurs de l'article
ont cherché à connaître l'état actuel des
choses soit par une étude bibliographique,
soit par des essais en semi-grandeur réalisés
au CER (Centre d'expérimentations routières)
de Rouen. Les résultats de l'étude bibliographique
sont décevants car on y trouve peu de
références spécifiques aux terrassements proprement
dits. Par contre, la première série d'essais
réalisés au CER apporte des informations et
même des révélations intéressantes.
L'article rappelle tout d'abord qu'une bonne
« fermeture » des surfaces peut limiter les
risques de pénétration de l'eau dans des proportions
intéressantes. Le traitement aux liants
hydrauliques modifie la perméabilité : le
traitement à la chaux l'augmente, le traitement
au ciment, ou mixte chaux-ciment, la diminue.
Les enduits superficiels de type monocouche ou
bicouche, avec ou sans cloutage préalable, qui
sont bien souvent des transpositions pures
et simples de formules pour chaussées, sont
d'une efficacité douteuse, voire nulle, à cause
de la perforation du voile étanche par les
gravillons. Un simple voile de bitume avec
sablage est de beaucoup plus efficace, mais
se pose alors le problème de la résistance au
trafic. Les membranes étanches sont actuellement
peu utilisées ; elles sont par ailleurs
fragiles. Les hydrophobants sont plus utilisés
jusqu'ici dans les travaux paysagers que dans
les travaux routiers. Leur efficacité pour une
période de courte durée est certaine mais les
essais doivent être poursuivis. Il existe enfin
beaucoup d'autres produits qu'on nous présente
comme des stabilisants ou des imperméabilisants
et qui n'ont bien souvent aucune de ces
vertus. L'avis d'un laboratoire peut être utile.
MOTS CLÉS : 51 - Remblai - Déblai - Sol de
fondation - Étanchéité - Traitement des sols -
Chaux - Ciment - Mixte (mélange) • Enduit
superficiel - Bitume - Répandage - Sable -
Hydropholant • Essai -/Membrane.
En matière de terrassement, il est couramment admis
qu'une imperméabilisation superficielle est nécessaire pour
éviter qu'une plate-forme sensible aux intempéries perde ses
qualités mécaniques à cause des eaux météoriques. Dans
certains cas de plates-formes en matériaux sensibles à l'eau,
mais ne risquant pas de s'humidifier par la nappe, la RTR
(Recommandation pour les terrassements routiers, SETRA-
LCPC, 1976) envisage même la possibilité de réduire l'épaisseur
des couches de forme en matériaux graveleux faiblement
pourvus en fines (D2, B3) ou faiblement argileux et
donc plus délicats (B4, C2), à condition qu'ils soient imperméabilisés
en surface et qu'ils le soient de « façon sûre ».
Tout le problème consiste à définir ce qu'est une imperméabilisation
sûre.
A cet effet, nous avons effectué une étude bibliographique
complétée par une enquête auprès de nombreux organismes
étrangers pour faire un recensement des différentes méthodes
pratiquées et, si possible, de leur efficacité.
Par ailleurs, nous nous sommes appuyés sur les résultats
d'une série d'expérimentations en « semi-grandeur » sur
planches d'essais qui ont été réalisées au CER (Centre
d'expérimentations routières) à Rouen.
82
Bull, liaison Labo P. et Ch. -122 - nov.-déc. 1982 - Réf. 2756

À
Nous nous sommes volontairement limités à l'imperméabilisation
superficielle des sols supports de couches
de forme et des couches de forme elles-mêmes à
l'exclusion des couches de chaussées et de tout autre
ouvrage n'ayant pas un usage routier ou assimilé. Le
présent article fait la synthèse des résultats obtenus.
•
D'une manière générale, les résultats de l'étude bibliographique
sont assez décevants dans la mesure où il
s'avère que peu de pays ont fait des recherches spécifiques
sérieuses dans le domaine des terrassements ou
des pistes et routes en terre. La technique la plus fréquemment
utilisée, avec plus ou moins de bonheur,
reste l'enduit superficiel classique, parfois la membrane
épaisse qui peut prendre l'allure d'une enveloppe
étanche. Les autres procédés basés sur une réaction
physico-chimique avec le sol à traiter sont moins
répandus. Il arrive d'ailleurs que certains de ces procédés
soient avant tout utilisés comme anti-poussière ou
anti-érosion.
un minimum de précautions élémentaires, généralement
peu coûteuses, peut avoir des effets bénéfiques
sur l'imperméabilisation. On a malheureusement souvent
tendance à l'oublier, surtout en cours de travaux
de terrassement (fig. 1).
Variation du coefficient de ruissellement en fonction
de la compacité en partie supérieure des couches
Les résultats qui suivent proviennent de planches
d'essais avec un limon Ip 8 à la teneur en eau optimum
proctor normal, mis en œuvre et compacté dans différentes
conditions :
Modalité
A
B
Caractéristiques
de mise en œuvre
Vibrant RV2
Pente 4 %
Pneu 3 t/roue P,
Pente 4 %
Td/TdQpN
des 10 cm supérieurs
(%)
93,8
100,8
EFFETS DU COMPACTAGE
Rappel des règles élémentaires
La perméabilité d'un sol étant liée à l'importance et à
la disposition des vides qu'il contient, il y a lieu de
minimiser leur rôle en compactant énergiquement et
en lissant la couche supérieure tout en permettant à
l'eau de pluie de s'évacuer rapidement vers des exécutoires
grâce à des pentes appropriées. Certains pays
reconnaissent se contenter de telles mesures (Norvège,
Danemark, Bulgarie, Australie). D'autres en grand
nombre, sont d'accord pour dire que cela nécessite
une mise en œuvre rapide des couches de chaussées.
Dans le cas contraire, en Grande-Bretagne, on cite la
possibilité de laisser une surépaisseur de 30 cm en
déblai, 15 cm en remblai, qu'on enlève lors de la mise
en œuvre des chaussées.
Des essais réalisés au CER ont permis de mesurer
l'effet du compactage sur le coefficient de ruissellement
et d'en connaître l'importance. On met en évidence
que, bien que n'étant pas totalement efficace,
C
D
A h (mm)
15 *i
10
5 --
Vibrant RV2
Pente nulle
1 passage en statistique
du RV2
Pente 4 %
JL
1 OCTOBRE
il
Fig. 2 - Pluviométrie durant la période d'essais.
98,1
77,6
] ours
• ' »•
15
Les structures ont été soumises aux conditions météorologiques
naturelles et les coefficients de ruissellement
comparatifs ont été déterminés sur une période
de 12 jours durant laquelle il est tombé 37,4 mm d'eau
(«g- 2).
La représentation des coefficients de ruissellement en
fonction du taux de compactage en partie supérieure
(fig. 3) montre que :
— une absence de compactage (roulage du cylindre en
statique seulement) conduit à une infiltration totale en
dépit de la présence d'une pente régulière (D) ;
Fig. 1 - Le non-respect de certaines règles élémentaires a considérablement
retardé la reprise de ce chantier après l'hiver.
— un rouleau vibrant peut conduire à une surface
supérieure relativement « ouverte » dans certains cas,
83

coefficient
de
ruisselLement (%)
0-_
B
A
C
D
i
Td
TdOPN
80 90
100
Fig. 3 - Variation du coefficient de ruissellement avec le taux de compactage
des 10 cm supérieurs.
Fig. 4 - Différences de compactage en partie supérieure en fonction
du matériel employé.
en raison des actions de cisaillement développées sur
parfois plus que les 10 cm supérieurs (fig. 4).
Cela a eu notamment comme conséquence pour le
limon de présenter des « lamelles » horizontales de 1 à
2 cm d'épaisseur, visibles au démontage de la structure
(fig. 5) jusqu'à 15 à 20 cm de profondeur. On ne
trouve pas un phénomène de cette ampleur avec le
rouleau à pneus, qui permet de densifier à plus de
100 °7o 7d 0 P N les 10 cm supérieurs :
— quand le taux de compactage en partie supérieure
passe de 95 à 100 % 7 d 0PN' l e coefficient de ruissellement
dans ce cas de matériau passe d'une valeur faible
: 20 °7o, à une valeur intéressante : 50 % ;
— l'absence de pente (transversale, mais peut être aussi
davantage longitudinale) favorisant l'écoulement de
la fraction qui ruisselle conduit à des stagnations de
flaques plus ou moins importantes, bien évidemment
PLANCHES A et C
compactées au vibrant compactée au pneu
Fig. 5 - Influence du mode de compactage sur la structure en surface
pour le type de sol testé.
préjudiciables au coefficient de ruissellement global
qui peut à la limite être nul. En outre, ces stagnations
provoquent une hétérogénéité des teneurs en eau du
sol en surface au niveau des zones d'accumulations,
pouvant amener d'une manière plus précoce les difficultés
de traficabilité et les arrêts de chantier.
84

D'autres résultats (fig. 6) ont pu être obtenus à partir
d'essais de laboratoire où des éprouvettes (0 =
150 mm, h = 300 mm) compactées à différentes énergies,
donc à différents taux de compactage, étaient
soumises à une infiltration contrôlée sous une lame
d'eau de faible épaisseur (1 à 2 cm). Le paramètre
mesuré est la hauteur maximale infiltrée, en fonction
du temps :
— dans le cas d'un sable argileux sec, l'infiltration
maximale possible d'eau est divisée par plus de 2
quand le taux de compactage en partie supérieure augmente
de 5,5 % ;
— dans le cas d'un limon A} à teneur en eau voisine de
W
OPN> l'infiltration est quatre fois plus faible au bout
de 3 à 4 heures quand le sol a un taux de compactage
de 5 °7o plus élevé environ.
EFFETS DU TRAITEMENT A LA CHAUX ET AU
CIMENT SUR LA PERMÉABILITÉ DES PLATES-
FORMES
Considérations générales
On sait qu'un apport de chaux, même faible, dans un
sol argileux provoque instantanément la floculation
des argiles ce qui entraîne entre autres une diminution
de la densité maximale de l'essai proctor (Td O P N et
7d O P M). Sur le terrain, à condition de mise en oeuvre
identique (énergie de compactage, épaisseur des couches,
etc.), un sol traité à la chaux contiendra donc un
volume de vides plus important que le même sol non
traité et sera, par conséquent, plus perméable que le
sol initial.
Aux Etats-Unis on a montré que, toutes choses étant
égales par ailleurs, 30 jours après le traitement à la
chaux des sols d'Ip variant entre 17 et 63, le coefficient
de perméabilité augmentait considérablement et
pouvait être multiplié selon l'Ip par 10 2 à 10 6 et passer
de 10" 9 cm/s à 10" 7 et 10 3 cm/s. On pense que cette
augmentation est directement liée au délai qui s'écoule
entre l'introduction de la chaux et le compactage :
plus ce délai est long et plus la perméabilité augmente.
Contrairement à ce qui se passe avec la chaux, les
effets immédiats de l'incorporation d'un ciment dans
un sol sur les caractéristiques proctor ne sont pas aussi
spectaculaires. La densité maximale de référence par
exemple varie très peu et, autrement dit, le volume des
vides reste sensiblement constant. Par contre, l'hydratation
du ciment s'accompagne de la création de liaisons
qui viennent remplir plus ou moins partiellement
les vides et provoquer une diminution de la
perméabilité.
Cependant, bien que cela soit admis dans certains
états des Etats-Unis, il paraît risqué pour la réussite
du traitement de ne pas recouvrir une couche traitée
au ciment d'un enduit de cure chargé de limiter les risques
d'évaporation. Dans ce cas, l'enduit joue aussi le
rôle d'imperméabilisation.
Les essais réalisés au CER de Rouen sur un limon, un
sable argileux et une grave ont confirmé les répercussions
opposées de ces deux types de traitement sur le
coefficient de perméabilité.
Résultats des essais effectués au CER
Ces essais concernent quatre types de sols dont les
principales caractéristiques d'identification sont :
Limon Ip 11
% < 8CV = 78 %
% < 2/i = 21 %
Sable 0/5 naturel
%

h
à
30 +
(mm)
30 --
A h (mrn)
Fig. 7 - Influence des traitements à la chaux et
chaux-ciment de deux limons sur les infiltrations
potentielles.
— — L-2 non traité
20--
L-|
+ chaux
20 --
Lj + chaux
» — -» — chaux-ciment
10--
L-) + chaux-ciment ¿*
10 •-
—t—I—t-
10 30 1
16
t
(h)
10 30 1
16 t (h)
h
(mm)
ih
(mm)
Fig. 8 - Influence sur l'infiltration
potentielle du traitement au ciment
d'un sable B2 et d'une grave B4.
30--
SABLE B2 non traité
traitée
6 % ciment
20.
i a -
traité
5 % ciment
t
(h)
10 30 1
Il est observé que le traitement à la chaux seule multiplie
par un facteur 10 la perméabilité du limon naturel,
et que le traitement mixte chaux-ciment ramène la
perméabilité à une valeur inférieure à celle du limon
naturel, bien que la porosité soit plus élevée dans le
cas du sol traité chaux-ciment (densité plus faible).
Le sable S traité au ciment ou non, a pour conditions
initiales :
traité peut absorber 15 mm dans le même temps
(fig. 8).
Quant à la grave limoneuse G, dont les paramètres initiaux
sont :
w initiale
Non traitée
3 %
(w 0 P N - 2,5)
Traitée ciment
4,3 %
(w 0 P N - 1,5)
w initiale
Non traité
4,5 %
(WOPN - 4)
Traité ciment
6,9 %
(w 0 P N - 1.5)
7d des 10 cm
supérieurs
2,19
(97,6 % 7d0PN)
2,11
(94 % Td0PN)
y à des 10 cm
supérieurs
2,06
(100 %Td 0 P N)
2,08
(100,7 % Td0PN)
Après 4 heures au contact d'une lame d'eau, le sable
traité laisse s'infiltrer 2 mm, alors que le sable non
le rapport des infiltrations entre la modalité non traitée
et traitée est supérieur à 2, et cela malgré une très
mauvaise fermeture de surface consécutive au traitement
et à la mise en œuvre du matériau traité (plus
grande ségrégation).
86

A.
En résumé, le traitement à la chaux seule des sols A, -
A 2 multiplie par un facteur de 10 environ la perméabilité.
Le traitement au ciment (après traitement à la
chaux dans le cas des sols fins) abaisse d'une façon
générale les perméabilités par rapport aux sols non
traités, cela bien que la difficulté de compactage ne
permette pas, bien souvent, d'obtenir des taux de
compactage identiques à ceux obtenus sur les sols
naturels.
LES ENDUITS SUPERFICIELS
Considérations générales
Bien que la technique des enduits superficiels soit universellement
répandue, on trouve peu d'indications
bibliographiques sérieuses traitant de son rôle, de son
fonctionnement et de son dimensionnement dans le
cas des plates-formes support de chaussées.
En Belgique, comme en Grande-Bretagne, on insiste
sur la qualité du sol support qui doit être bonne avant
la mise en œuvre des enduits sous peine d'échec :
• en Belgique, il existe un cahier des charges type
fixant les qualités et quantités des composants pour
chaque technique d'enduit (mono ou bicouche). On
fait beaucoup appel au goudron et bitume fluidifié.
• en Grande-Bretagne, des directives fixent même des
périodes d'utilisation de tel ou tel procédé avec
comme autre contrainte :
— d'octobre à avril, imperméabilisation obligatoire si
les chaussées ne recouvrent pas la plate-forme le jour
même de son exécution ;
— de mai à septembre, imperméabilisation obligatoire
si les chaussées ne recouvrent pas la plate-forme dans
les 4 jours suivant son exécution.
En France, la littérature existante, fort abondante,
concerne uniquement le domaine des chaussées. La
Directive Réalisation des enduits superficiels [1] constitue
de ce point de vue un outil intéressant, mais hélas
difficilement adaptable à nos préoccupations de terrassiers.
On peut d'ailleurs s'interroger sur l'opportunité
du terme « préoccupations » tant il est vrai que
cette partie des travaux, souvent rattachée au marché
terrassements, est délaissée aussi bien par le maître
d'œuvre que par l'entreprise qui fait appel en général
à un sous-traitant considéré comme spécialisé.
Il faut malgré tout citer un travail intéressant réalisé
par le Laboratoire régional de Toulouse qui a fait un
« recensement des différents procédés de préparation
des supports en grave non traitée avant réalisation de
l'enduit superficiel ». Ce recensement a été publié
sous forme résumée dans le Bulletin de liaison [2]. On
y apprend que la technique des imprégnations est délicate
et que son efficacité est souvent douteuse à cause
des contraintes liées à la nature de chaque liant hydrocarboné.
Le goudron fluide qui serait le mieux adapté
aux sols fins est peu utilisé. L'avenir serait plutôt du
côté des émulsions dopées spécialement pour sols
naturels.
Par contre, on signale que le cloutage donne généralement
de bons résultats mais qu'on pourrait avantageusement
le remplacer, dans certains cas, par un
cloutage en creux appelé « bouchardage » effectué
par un compacteur à cylindre tapissé de boulons.
L'efficacité des enduits sur plate-forme terrassements
a été testée sous trafic sur l'autoroute A42 par le
Laboratoire régional de Lyon [3] et hors trafic sur
planche en semi-grandeur au CER de Rouen :
— à Lyon on a constaté que la tenue d'un enduit sous
circulation sur un sol C, traité à la chaux et non traité
était liée à la qualité du cloutage préalable et surtout à
la portance du sol à protéger, qu'il soit traité ou non ;
— à Rouen on a montré que le rôle imperméabilisant
des enduits mono ou bicouches, avec ou sans cloutage
préalable, sur sol traité ou non, était plus que discutable,
même en l'absence de toute circulation.
Dans les deux expérimentations, l'enduit possède des
points faibles dès la réalisation ou après circulation
qui sont des chemins d'infiltration préférentiels pour
l'eau. Celle-ci circule ensuite à l'interface enduit - sol
lorsque le sol est peu perméable et y reste piégée car
elle peut difficilement s'évaporer. Il s'ensuit une rupture
sous trafic ressemblant à un orniérage sauf dans
le cas des couches traitées au ciment qui restent stables.
Ces observations sont tout à fait conformes à
celles trouvées dans la littérature belge et anglaise.
Résultats des essais effectués au CER
Ces planches avaient pour objectif de tester l'imperméabilisation
apportée par un enduit monocouche et
un enduit bicouche, avec éventuellement cloutage
préalable, aussitôt après exécution et en l'absence de
circulation sur un sol Aj traité au ciment et non traité
et une grave 0/100 avec 10 % de fines classée C 2
La réalisation des enduits a été assurée par une entreprise
spécialisée avec les matériels habituellement utilisés
dans ce type de travaux. On devra cependant considérer
à posteriori que le type de liant employé, une
émulsion acide de type répandage avec bitume 80/100
dosé à 60 %, n'est pas le type de liant le mieux adapté
sur les diverses natures de sols employées. En effet,
nous avons constaté au démontage que la pénétration
du liant était nulle, même dans la grave.
Caractéristiques des enduits
— cloutage : gravillons 15/20 ;
— monocouche : liant dosé à 1,5 kg/m 2 et gravillonnage
10/14 (10 1/m 2 ) ;
— bicouche : première couche de liant 1,5 kg/m 2 et
gravillonnage 6/14 (10 1/m 2 ), deuxième couche de
liant 1,2 kg/m 2 et gravillonnage 4/6 (7 1/m 2 ).
Le gravillonnage a été exécuté dans les 10 min qui ont
suivi le répandage de l'émulsion. Un cylindrage statique
au moyen d'un rouleau RV 2 a ensuite été réalisé.
Les résultats exposés ici concernent les moyennes des
hauteurs d'eau capables de s'infiltrer dans trois
emplacements de 0,5 m (fig. 9) sur chaque planche,
2
en contact avec une lame d'eau.
87

— Sur le sol fin traité à la chaux et au ciment (fig. 10)
l'enduit monocouche non clouté et la structure non
revêtue présentent la même capacité à laisser entrer
l'eau, ce qui signifie que l'enduit n'apporte pas
d'imperméabilisation supplémentaire par rapport aux
caractéristiques de perméabilité propre du limonchaux-ciment.
Fig. 9 - Mise en place des cadres étanches pour l'essai d'infiltration.
h (mm)
/
/
/
— Par contre le même enduit mis en œuvre sur la
même structure, mais qui a été cloutée aussitôt après
le traitement, laisse s'infiltrer une quantité d'eau nettement
plus importante que pour les deux modalités
précédentes. On explique ce résultat par le fait que le
cloutage provoque une réouverture de la surface supérieure,
lors du cylindrage destiné à le faire pénétrer
partiellement dans le limon traité. Il en résulte une
plus grande capacité d'infiltration (cf. paragraphe
Importance de la frange supérieure) et par rapport
aux nouvelles caractéristiques de perméabilité,
l'enduit n'apporterait pas davantage de freinage de
l'entrée d'eau.
— Dans le cas de la grave C 2
sur laquelle les deux modalités
d'enduits monocouche et bicouche ont été testées,
on obtient à nouveau des résultats défavorables
(fig. 11), à savoir qu'aucun des deux enduits ne confère
une perméabilité moindre, relativement à la grave
non revêtue. Chaque courbe, moyenne de trois emplacements
de mesure, a pour fuseau de dispersion
l'ordre de grandeur de l'écart entre les courbes extrêmes
de la figure 11 et en ce sens on ne peut attribuer de
différence significative entre les trois modalités.
-4 1 1 1 1 1 »>
1 4 9 16 25 36
Fig. 10 - Influence sur l'Infiltration potentielle d'un enduit monocouche
recouvrant un sol traité avec ou sans cloutage préalable.
A la suite de ces constatations, un essai « décomposé
» a été réalisé à l'intérieur d'un emplacement de
0,5 m sur la structure non revêtue : Pémulsion est
2
d'abord projetée au pistolet avec le dosage de
1,5 kg/m . L'essai d'infiltration maximale sous lame
2
d'eau est alors effectué (fig. 12, courbe A). Ensuite, le
gravillonnage est réalisé et compacté à la dame à main
(embase carrée 15x15 cm environ). L'essai d'infiltration
est répété (courbe B). Les résultats indiquent
2
que l'émulsion seule a bien un rôle relativement
imperméabilisant, mais le fait de disposer le gravillonnage
fait retrouver la perméabilité initiale du sol non
revêtu.
Cependant, le délai entre la mise en œuvre de l'émulsion
et le gravillonnage sont dans ce cas de 48 h.
L'essai est alors repris au même emplacement, après
enlèvement de l'enduit précédent, avec cette fois le
délai minimal (10 min) entre la mise en place de
l'émulsion et le gravillonnage. Le résultat en infiltration
(courbe C) est identique à celui obtenu précédemment,
c'est-à-dire que l'enduit est au moins aussi perméable
que la grave non revêtue.
Fig. 11 - Influence sur l'Infiltration potentielle d'enduits monocouche
et bicouche recouvrant une grave C2.
L'observation visuelle des planches enduites montre
par ailleurs que quelques « trous » (environ 0,5 mm
de diamètre) se produisent dans l'émulsion, vraisemblablement
au moment du cylindrage et en raison des
déplacements relatifs des gravillons. Ils ne semblent
pas nombreux (quelques-uns au m 2 ), mais suffisent à
détruire complètement le rôle imperméabilisant du
liant en raison de la diffusion horizontale de l'eau à
l'interface enduit-sol, qui est permise par l'absence
d'imprégnation des pores en surface.
88

quefois suffi» si on ne prévoit pas de trafic de chantier.
Dans le cas contraire, on accordera un soin tout
particulier à la préparation du support. Si le trafic
envisagé n'est pas trop agressif, un simple voile de
produit hydrocarboné suivi d'un sablage sans gravillonnage
peut être préférable au monocouche ou
bicouche traditionnel car les perforations de l'enduit
par les gravillons se font dès la mise en œuvre. Si le
trafic envisagé est agressif, un gravillonnage est en
principe nécessaire pour ralentir l'usure de l'enduit.
Les chances de réussite qui restent malgré tout réduites,
sont augmentées si on bénéficie d'un support sain.
Par ailleurs, un contrôle sérieux de la mise en œuvre
n'est pas superflu.
LES MEMBRANES IMPERMÉABLES
Fig. 12 - Comparaison de l'imperméabilisation obtenue à différents
stades d'exécution d'un enduit monocouche.
Les résultats d'essais d'infiltration qui représentent un
test comparatif sur une courte durée, entre les différentes
modalités, ne sont pas les seuls obtenus. L'évolution
des teneurs en eau des planches a été suivie
entre les mois de septembre, date de réalisation,
jusqu'à la fin du mois d'avril suivant.
Pendant la phase d'imbibition en automne, on ne
constate aucun retard dans l'augmentation des
teneurs en eau dans les planches revêtues comparativement
aux planches non revêtues.
En revanche, dans la phase d'assèchement commençant
au début du printemps suivant, toutes les planches
revêtues d'enduits hydrocarbonés présentent une
baisse de teneur en eau moins importante que les planches
non revêtues, ce qui traduit un effet de blocage
de l'évaporation par l'enduit.
Elles se différencient des enduits superficiels par le
fait que leur réalisation s'inspire plutôt des techniques
d'imperméabilisation d'ouvrages hydrauliques. Elles
peuvent être fabriquées sur place ou préfabriquées.
Généralement elles ne peuvent supporter directement
le trafic routier à cause de leur fragilité. Il faut avoir
recours à un matériau de protection.
Ce procédé est timidement employé en France, un peu
plus développé à l'étranger comme en Israël et surtout
aux Etats-Unis où elles sont utilisées dans le but d'éviter
l'imbibition d'argiles gonflantes risquant de détériorer
les chaussées qu'elles supportent. Seules la
Grande-Bretagne et la Belgique, par l'intermédiaire de
recommandations ou de cahier des charges type,
fixent des normes d'utilisation.
Comme dans le cas des enduits, ces membranes ne
sont efficaces que si le sol support est de portance correcte
à la mise en œuvre et s'il ne comporte pas de
points durs risquant de les perforer. Il faut veiller
aussi à ne pas faire d'erreur lors de la pose, du type :
alimentation du sol à protéger par les fossés latéraux
(fig. 13). Les avis sur les résultats obtenus sont d'ailleurs
contradictoires. Les échecs cuisants ne sont pas
rares.
Conclusions sur les enduits superficiels
En résumé, la technique de l'enduit hydrocarboné
peut conduire à la limite à un effet opposé à celui
escompté, c'est-à-dire par exemple à retrouver une
plate-forme après l'hiver dans un état moins favorable
que si elle n'avait pas été revêtue. L'augmentation de
la probabilité de réussite d'une imperméabilisation de
plate-forme par un enduit hydrocarboné pourrait passer
par une meilleure adaptation des propriétés des
liants (imprégnation, vitesse de rupture) à l'emploi
envisagé. A l'heure actuelle, il semble que les laboratoires
de recherches des fabricants d'émulsion puissent
en théorie répondre partiellement au problème et
puissent également poursuivre des recherches en ce
domaine (micro-émulsions, etc.).
Dans cet état actuel des choses, il convient de n'envisager
le recours à la technique des enduits superficiels
qu'à bon escient. Une surépaisseur de matériaux avec
compactage, lissage et pentes appropriées peut quel-
Membrane bitume
Accotements
Revêtement bitumineux
Chaussée
Plate-forme
Risques d'infiltration
Revêtement bitumineux
Chaussée
Membrane bitume '
sa?
Fossé
Fig. 13 • Types d'utilisation de la membrane bitume dans les constructions
routières.
89

On distingue deux procédés principaux :
— les membranes en bitume soufflé (ou oxydé) avec
incorporation de fillers et répandu à chaud sur 6 à
8 cm d'épaisseur. En Grande-Bretagne, on utilise
aussi du bitume-goudron ou du goudron pur. Ces
membranes sont souvent armées de textiles synthétiques
ou de verre. Le liant hydrocarboné est parfois
remplacé par une résine synthétique qui polymérise à
l'air ambiant. On peut faire appel à la préfabrication ;
— les feuilles préfabriquées de faible épaisseur en
matière plastique. Il faut accorder une attention toute
particulière au vieillissement possible de ces matériaux
aux rayons ultraviolets. Les membranes préfabriquées
peuvent être posées avec un simple recouvrement à
condition qu'il soit judicieusement fait en tenant
compte du sens de l'écoulement des eaux.
IMPERMÉABILISATION DES COUCHES PAR
ENVELOPPES ÉTANCHES
Plus connu sous l'appellation MESL (Membrane
Encapsulated Soil Layers), ce procédé a été utilisé
pour la première fois en 1948 puis développé principalement
par l'armée américaine à des fins militaires. Il
consiste à carrément envelopper, à l'aide d'une membrane
étanche du type de celles citées précédemment,
la couche de matériau à protéger des risques d'imbibition,
quelle que soit l'origine de ces risques. Cette
technique permet donc de réutiliser en couche de
forme ou en couche de fondation des matériaux sensibles
à l'eau à condition qu'ils soient dans un état correct
lors de la mise en œuvre (fig. 14).
Les principales réalisations ont été faites aux Etats-
Unis et en Australie. On insiste à chaque fois sur le
soin qu'on doit apporter à la mise en œuvre. En effet,
on imagine facilement les conséquences d'une perforation
dans la membrane. Nous n'avons pas relevé
d'échec cuisant.
LES HYDROPHOBANTS
Considérations générales
Du point de vue géotechnique, les argiles sont des sols
très fins (< 2 /un) composés de minéraux dont les
cristaux sont constitués par l'empilement de feuillets
élémentaires. Les activités de surface de ces sols sont
très importantes. Ils peuvent en particulier adsorber
une grande quantité d'eau.
Un hydrophobant est un composé organique qui a la
propriété de s'adsorber instantanément sur les surfaces
minérales des argiles en réduisant leur capacité
d'adsorption d'eau. Les hydrophobants les plus
répandus sont les dérivés aminés donnant des composés
cationiques et les sels d'aminés ou les composés
d'ammonium.
L'action des hydrophobants sur les sols argileux a surtout
été étudiée en France en laboratoire par M. Bouche
dans sa thèse intitulée : « Mouvement de l'eau
Exemple 2
Fig. 14 - Exemples d'imperméabilisation des couches par enveloppes
étanches (MESL).
dans les sols fins compactés - Action d'un produit
hydrophobant » (ITBTP, sept. 1975). On peut en retirer
ceci :
— Ecoulements horizontaux : ralentissement important
de l'imbibition à condition qu'il n'y ait pas de
charge, ce qui exclut l'utilisation dans les berges de
canaux.
— Infiltrations verticales : l'hydrophobant ralentit
l'imbibition d'autant plus que la teneur en eau initiale
est faible. Dans ce cas comme dans le précédent, une
fois le régime constant établi, la vitesse d'écoulement
est identique à celle existant dans le même sol non
traité.
— Remontées capillaires : réduction permanente de la
hauteur de remontée capillaire. On peut utiliser cette
propriété pour déterminer le dosage en hydrophobant.
— Evaporation en l'absence d'une nappe : pas de
modifications.
Les hydrophobants sont commercialisés sous des formes
et des appellations diverses susceptibles
d'évoluer :
— liquide diluable (présentation la plus courante),
— pâte diluable,
— poudre dispersable dans l'eau.
La première appellation, dans certaines marques, peut
dans le cas d'humidité trop élevée du sol à traiter, se
présenter sous forme pulvérulente sèche par fixation
sur un ballast calcaire ou argileux. Le traitement se
fait alors comme pour un traitement à la chaux.
L'utilisation des hydrophobants dans le domaine routier
est encore peu répandue. Bien que les dosages
nécessaires en équivalent actif soient faibles (1 à
2 °/oo), le coût d'une hydrophobation est élevé
(environ 2 fois le prix d'un enduit monocouche). Le
traitement peut se faire par un répandage du liquide
sur la surface brute ou par foisonnement, répandage,
malaxage puis recompactage. On a constaté que les
surfaces traitées produisaient de la poussière sous trafic
du fait de l'assèchement du sol par evaporation.
Dans ce cas, les fabricants préconisent un répandage
complémentaire de chlorure de calcium qui fixe l'eau
interne.
90

et
Il faut retenir qu'on ne peut hydrophober que les sols
argileux ou sableux fins.
Résultats d'essais effectués au CER
Le stabiram 677 S (liquide diluable) a été utilisé sur
des mini-planches (fig. 15) qui ont fait l'objet, comme
pour les planches d'enduits hydrocarbonés, d'un suivi
de l'état de teneur en eau sur plusieurs mois par rapport
à des structures témoin et ce, pour trois natures
de sol : un sol fin (limon A^, un sable pollué B 2, et
une grave limoneuse 0/50 classée B 4. Chaque planche
est en outre pourvue d'un dispositif de recueil des
eaux de ruissellement permettant pour chaque précipitation
de comparer les taux de ruissellement des sols
hydrophobés à ceux des sols non traités.
Fig. 15 - Planches avec les dispositifs de recueil
des eaux de ruissellement.
La question qui se pose lors d'une extension d'un traitement
artisanal portant sur des surfaces restreintes
(allées de parc, sentiers forestiers) à des applications
en terrassements est celle de la méthodologie de traitement
qui doit rester dans une fourchette de prix de
revient similaire à celle permise par d'autres techniques.
C'est pourquoi, nous avons étudié en partie
l'influence du mode de mise en œuvre sur l'efficacité
du traitement.
Il est habituellement recommandé pour les emplois en
travaux paysagers de traiter d'une manière homogène
les dix premiers centimètres du sol. Dans un cas de
matériau (B4), à quantité donnée de produit répandu
par mètre carré, l'influence de la profondeur de
malaxage a été testée en comparant avec une mise en
œuvre différente :
— hersage diagonal profond intéressant environ 8 cm
de sol,
— griffage léger sur 3 cm (fig. 16),
— pulvérisation de l'hydrophobant sur la surface du
sol et compactage.
Le dosage du produit a été déterminé préalablement
par le producteur suivant un mode opératoire qui lui
est propre. Il est pour chacun des trois sols de 2 %>o
en pondéral rapporté à une épaisseur théorique traitée
de dix centimètres.
Le dosage réellement obtenu avec le produit préalablement
dilué à 50 °7o dans l'eau ne rejoint la valeur
visée que grâce à un supplément de pulvérisation en
raison d'un mauvais comportement du produit dans
son solvant d'origine. Un type de solvant différent est
maintenant employé et ne doit plus, selon les producteurs,
reproduire cet inconvéni ent. Des précautions
ont été prises quant à la teneur en eau initiale des sols,
qui de préférence doit être inférieure ou égale à w o p N,
pour éviter un matelassage après traitement.
Actuellement, les résultats obtenus sur ces planches
d'essais sont en cours d'interprétation. Ils sont complétés
par quelques essais limités en laboratoire permettant
de répondre à des points précis tels que
l'entraînement éventuel du produit actif, l'aminé, par
les eaux infiltrées.
Dans l'ensemble des planches, les résultats obtenus
mettent nettement en évidence, lors des toutes premiè-
Fig. 16 - Pulvérisation manuelle du produit hydrophobant dilué, après
griffage de la surface.
res précipitations, le rôle de limiteur d'entrée d'eau de
l'hydrophobant. Toutefois, ce rôle n'est plus constaté
après deux à trois mois d'âge du traitement et l'augmentation
de teneur en eau des structures en période
automnale se déroule alors au même rythme pour les
planches traitées que pour les planches témoin non
traitées.
Ce résultat est en contradiction avec celui obtenu par
le Laboratoire de Lyon sur planches expérimentales
sur lesquelles a été constaté un effet durable et nous
nous garderons pour l'instant de vouloir tirer prématurément
des conclusions définitives.
Dans l'immédiat, nous nous contenterons de dire que
le produit testé au CER, tel qu'il nous a été livré, convient
pour les imperméabilisations provisoires. Reste
à savoir maintenant si le nouveau solvant utilisé aura
des effets sur la longévité de l'imperméabilisation. En
tout état de cause, des essais sont à faire.
AUTRES PROCÉDÉS - AUTRES PRODUITS
Il est difficile d'être exhaustif dans le domaine de
l'imperméabilisation, car il existe probablement une
91

infinité d'autres procédés plus ou moins bien adaptés
au domaine routier.
Il existe et il se commercialise à des prix souvent élevés,
des produits dont les propriétés réelles ne sont pas
toujours à la hauteur des qualités vantées par leurs
vendeurs ou des espoirs formulés par leurs acquéreurs
et, cela, soit parce qu'ils sont utilisés à mauvais
escient, soit carrément parce qu'ils n'ont aucune
action sur les sols.
Citons dans la première catégorie :
— le silicate de sodium, connu (assez mal d'ailleurs)
comme un stabilisant réagissant avec les sels de calcium
solubles pour former du silicate de calcium
hydraté. Des essais en laboratoire ont montré qu'il
procurait une mauvaise imperméabilisation ;
— le chlorure de calcium, sel avide d'eau qui permet
de conserver l'humidité du milieu ambiant. Il peut
s'avérer utile pour les pistes de chanter comme antipoussière
;
— d'autres produits sont des fixateurs anti-érosion ou
anti-poussière. Il en existe un grand nombre et il est
préférable de bien se renseigner et de faire des essais
préalables avant de les employer à grande échelle. En
imperméabilisation, leur efficacité est douteuse car ils
sont soit peu durables dans le temps, soit très fragiles
sous les sollicitations d'un trafic.
Dans la seconde catégorie, il existe des produits qui,
bien que se présentant le plus souvent sous forme
liquide, contiennent plutôt du vent et sont donc totalement
inefficaces dans le domaine de l'imperméabilisation
comme dans bien d'autres.
pour l'appliquer (préparation sérieuse des supports à
enduire, matériels de mise en œuvre adaptés, contrôles,
etc.).
Bien entendu, il est des questions préalables auxquelles
nous ne connaissons pas encore de réponses et cet
article n'avait pas la prétention d'en apporter. Il y a
encore un travail de réflexion et de recherche important
à entreprendre dans ce domaine car il faut reconnaître
que jusqu'ici, fabricants et utilisateurs se sont
surtout penchés sur les problèmes spécifiques aux
chaussées et on s'est contenté ensuite de plaquer les
procédés ainsi mis au point aux plates-formes de
terrassement.
Quant aux procédés particuliers, certains, par leur
coût, encore relativement élevé (membranes préfabriquées
ou non, composites ou non) n'ont pas encore un
créneau d'utilisation très étendu pour l'instant.
D'autres (hydrophobants) méritent qu'on s'y intéresse
bien que les résultats obtenus pour l'instant sur planches
d'essais soient assez contradictoires. D'autres
enfin (traitements physico-chimiques), doivent être
considérés avec beaucoup de circonspection car s'il
n'a pas encore été trouvé de solution miracle pouvant
se substituer aux techniques routières traditionnelles
(si cela était, nous le saurions très vite) on nous présente
bien souvent des panacées qui se prétendent universelles,
mais dont les bienfaits se font rarement
ressentir.
Dans ce dernier cas, le recours au laboratoire expérimenté
le plus proche pour avis favorable peut s'avérer
très utile.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CONCLUSIONS
L'imperméabilisation des plates-formes de terrassement,
nous venons de le voir, n'est pas chose facile et
la transposition pure et simple de techniques éprouvées
dans le domaine des chaussées, comme celle des
enduits superficiels, est discutable bien que ce soit la
technique la plus couramment utilisée à l'heure
actuelle.
Avant d'envisager l'imperméabilisation d'une plateforme,
il est bon de s'interroger sur sa nécessité, d'une
part et les sollicitations qu'elle aura à subir, d'autre
part. Ainsi, il faut se poser la question de savoir si un
enduit superficiel est vraiment nécessaire là où un simple
respect des règles élémentaires (« fermeture » de la
surface au rouleau à pneus, avec pentes longitudinales
et transversales) pourrait suffire. Inversement, lorsque
la prévision d'un trafic de chantier rend le recours à
l'enduit superficiel nécessaire, il est bon de réfléchir
soigneusement à la formule qu'ont doit retenir (le trafic
exige-t-il un gravillonnage ou un sablage seul ne
suffit-il pas ? Faut-il prévoir un cloutage préalable ou
pas ? etc.) et aussi aux moyens qu'on va se donner
[1] LCPC-SETRA, Réalisation des enduits superficiels, Directive,
2 e éd. 1978.
[2] BORDES P., Le traitement superciciel des graves non traitées.
Un cahier de « recettes » pour une monotechnique,
Bull, liaison Labo. P. et Ch., 108, juil. 1980, p. 83-88.
[3] BIMBARD J., Traitement de surface pour imperméabilisation
des sols traités, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 119,
mai-juin 1982, p. 107-113.
Autres références
CENTRE DE RECHERCHES ROUTIÈRES (CRR), Code de bonne
pratique pour la protection des travaux routiers contre les
effets de l'eau, Bruxelles, Recom, CRR - R 28/65.
Bitume actualités, 70, avr. 1980.
Université de Liège, Institut de Génie Civil, Matières plastiques
et caoutchouc dans l'étanchéité des constructions du
génie civil, Sym. inter. Liège, 7-8-9 juin 1977.
INGLES ET LAWSON, Mesl. A new apparaisal, Congr. inter.
Mécasols et trav. fond., Tokyo, 1977.
BOUCHE M., Mouvement de l'eau dans les sols fins compactés.
Action d'un hydrophobant, ITBTP, 331, sept. 1975,
Série sols et fondations, 119.
92

TERRnSSEmEflTS
ROUTIERS
Classification des craies
et conditions de réutilisation en remblai
Marcel RAT
Directeur technique
Marc SCHAEFFNER
Chargé de mission
Division Géotechnique
Géologie de l'ingénieur - Mécanique des roches
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
Le comportement de la craie en terrassement a fait l'objet
de nombreuses études [1], dont les conclusions ont servi à
établir la classification des craies dans la Recommandation
pour les terrassements routiers [2]. Après un rappel des
principales caractéristiques de la craie et des principes de la
classification anglaise des craies, une proposition de classification
est présentée, en précisant les conditions de réutilisation
de ce matériau si particulier.
LA
CRAIE
RFSIME
Cet article propose une nouvelle classification
des craies et précise les conditions de réutilisation
de ce matériau si particulier. Dans une
première partie, les propriétés de ce matériau
évolutif sont rappelées. Puis, les avantages et
inconvénients des deux classifications existantes
- celle de la Recommandation pour
les terrassements routiers et la classification
britannique - sont discutés à partir des observations
faites sur un certain nombre de grands
chantiers récents. A partir de cette discussion,
une proposition de classification est faite, en
ne retenant que deux paramètres : densité
sèche et teneur en eau en place. Enfin, on
montre que la craie est un matériau très difficile
à compacter.
MOTS CLÉS : 51 - Craie - Classification -
Propriétés (mater.) - Densité - Teneur en eau -
Sensibilité - Broyage - Extraction - Remblai -
Terrassement • Efficacité - Compactage.
La craie est un matériau dont le comportement en terrassement
est caractérisé :
— par la production d'une matrice de craie remaniée consécutive
au broyage provoqué par les engins de terrassement.
Cette matrice communique rapidement son comportement à
l'ensemble de l'ouvrage dès qu'elle atteint une proportion
de l'ordre de 20 °/o. Ce comportement est celui d'un sol fin
non argileux, c'est-à-dire celui d'un sol présentant des
caractéristiques mécaniques élevées jusqu'à des teneurs en
eau de l'ordre de 20 %. (I. CBR immédiat > 20), mais ces
caractéristiques chutent très rapidement à partir de cette
teneur en eau pour atteindre un I. CBR immédiat quasi nul
au-delà de 24 %. Au-delà de cette teneur en eau, si la proportion
de la matrice est trop élevée, d'importantes difficultés
de mise en œuvre apparaissent, ainsi que des risques
d'instabilité générale de l'ouvrage liés aux surpressions
interstitielles engendrées par la mise en saturation rapide de
la matrice sous l'action des engins ;
65
Bull, liaison Labo P. et Ch. -123 - janv.-févr. 1983 - Réf. 2770

— la possibilité d'une densification postérieure à la
mise en remblai de certaines craies, dont la densité
dans le gisement est faible. Cette densification s'opère
par destruction de la structure des éléments non remaniés
(blocs) qui sont introduits, et ce d'autant plus que
le volume des vides entre les blocs n'est pas comblé
par la matrice constituée par la matrice de craie-sol
formée au cours des opérations de terrassement.
La conséquence de ces deux caractéristiques est le risque
de n'avoir le choix qu'entre les deux solutions suivantes
:
1 - extraire un matériau sans fines, mais les remblais
de grande hauteur risquent d'évoluer ;
2 - extraire en produisant des fines pour garantir la
stabilité du remblai à long terme, mais alors le chantier
peut ne pas être réalisable.
Toute classification des craies doit tenir compte de ces
deux caractéristiques.
La RTR a retenu trois paramètres pour classer les
craies (tableau I) :
— la densité sèche : en effet, plus la densité sèche est
faible, plus la craie est friable et pourra produire de
fines. En outre, une craie dense (Yd > 1,70) a une
résistance suffisante pour se comporter comme une
roche, et donc ne pas évoluer dans le corps de remblai
;
— la teneur en eau : si la teneur en eau est faible, les
fines produites, comme nous l'avons déjà vu, gardent
leur portance : le chantier est réalisable ;
— l'essai de vibrobroyage, enfin, doit permettre de
séparer en deux catégories les craies peu denses et
humides.
Depuis la publication de la RTR en 1976, des chantiers
importants se sont déroulés dans la craie, en utilisant
comme point de départ cette classification. Cette
confrontation n'a pas, naturellement, remis en cause
les principes de la classification, bien au contraire,
mais il s'est avéré utile de revoir les limites entre classes.
Il était en outre nécessaire de compléter la RTR,
car à l'opposé des autres sols, aucune indication sur le
compactage des craies n'était donnée.
CLASSIFICATION ANGLAISE
DES CRAIES (tableau II)
En 1977, le TRRL publiait la classification anglaise
des craies [3]. Dans le cadre de la coopération TRRL-
LCPC, il a été décidé de comparer les deux
classifications.
La classification britannique des craies a été établie à
partir des observations faites sur onze chantiers
importants : c'est le facteur « réalisation des terrasse-
Classification
TABLEAU I - Classification RTR des craies
Sous-
CLASSE
SOLS LES PLUS
FRÉQUEMMENT
RENCONTRÉS
CARACTÈRES PRINCIPAUX
CLASSEMENT D'APRÈS L'ÉTAT DU SOL
MOYENS D'ÉVALUATION
CAS POSSIBLES
DE L'ÉTAT
COMMENTAIRES
Ei
Matériaux
à
structure
fine
fragile
avec peu
ou pas
d'argile.
Craie
(Matériau rocheux
peu compact
contenant
plus de 95 %
de CaCO,)
Matériaux gréseux
fins, loess non
remanié, etc.
La craie est un empilement
de particules
de calcite dont la dimension
est de l'ordre
du
micron à la dizaine
de microns. Cet
empilement constitue
une
structure assez
fragile d'une forte porosité
(environ 40 %)
et d'une succion très
L'état du sol est dé­
élevée (pas
de draiterminé
par sa den­
Craie
nage en - dessous de
sité, sa teneur en eau
peu
et sa friabilité.
pF = dense
3).
YJ <
Les fines produites
1,70 Teneur
par écrasement et attrition
peuvent être
en eau
élevée.
de très faibles dimensions
(1 à 10 (j.m) et
n'ont aucune plasticité
;. elles se situent
parmi les sols de la
classe A,.
CRa
craie dense.
CRb
teneur en eau
faible ou moyenne.
CRc
friabilité
faible.
CRd
friabilité
forte.
Ta > 1.70
La teneur en eau peut
en général être considérée
comme moyenne
ou faible si elle est
inférieure à 20 °o.
La teneur en eau peut
en général être considérée
comme élevée
si elle dépasse 20 %.
La friabilité s'apprécie
par des essais de
compactage répétés ou
de vibrobroyage [voir
documents spécialisés
tels que le Bulletin
spécial V des Laboratoires
des Ponts et
Chaussées,
(oct. 1973)].
La craie
Les principes ci-dessua sont applicables, au moins en partie, au classement
des matériaux E, autres que la craie, les valeurs numériques à
retenir devant être définies par une étude particulière.
66

é
TABLEAU II - Classification anglaise
Limites en dessous desquelles les risques d'instabilité
sont probablement minimisés
co
ETE
CONDITIONS
D'UTILISATION
HIVER
Extraction à l'aide de la pelle en butte
L'instabilité peut survenir fréquemment
Effort de compactage réduit sauf par
temps très sec
Extraction à l'aide de la pelle en butte
Effort de compactage normal
L'instabilité peut survenir occasionnellement
Les terrassements en hiver
ne sont pas recommandés
Extraction à l'aide de la pelle en butte
ou en rétro
L'instabilité peut survenir occasionnellement
Utilisation possible de tous les engins de
terrassement
Effort de compactage normal
L'instabilité peut survenir occasionnellement
24
22
+ craies étudiées
26 3,4 3,8 4,2
Indice d'écrasement
©
Utilisation possible de tous les engins
de terrassement
Effort de compactage normal
L'instabilité est peu probable
Utilisation possible de tous les engins de terrassement
Effort de compactage normal
L'instabilité ne surviendra pas, quel que soit le temps.
Extraction à l'aide de la pelle en butte
Effort de compactage normal
L'instabilité est peu probable
Extraction à l'aide de la pelle en butte
ou en rétro
Effort de compactage normal
L'instabilité est peu probable
ments », qui a été pris en compte pour distinguer les
classes, et deux paramètres ont été retenus :
1 - la teneur en eau à saturation : c'est l'équivalent de
la densité sèche ;
2 - le résultat d'un essai de fragmentation dynamique
: «crushing value» (indice d'écrasement).
Cet essai consiste à faire tomber une masse donnée
dans un moule contenant la craie sous forme 10/20.
L'originalité de l'essai se situe au niveau de l'interprétation.
Au lieu d'étudier la courbe granulométrique de
la craie après essai, ce qui est impossible compte tenu
de l'évolution du matériau, on se contente d'étudier
les variations de la hauteur de l'échantillon, en fonction
du nombre de coups. Dans un diagramme semilogarithmique,
cette variation est linéaire : la pente de
la droite définit l'indice d'écrasement.
Cet essai a deux avantages : d'une part, il caractérise
bien la résistance du squelette crayeux qui est un paramètre
dont dépendent en grande partie les conditions
de réutilisation de ces matériaux, d'autre part, il est
d'exécution très rapide et peut être pratiqué sur chantier.
Malheureusement, il varie dans une plage
étroite : de 2,4 pour les craies les plus dures à 4,2, la
précision de l'essai étant relativement faible d'après
nos essais (± 0,25). Les constatations faites sur chantier
ont bien mis en évidence l'intérêt de ce paramètre,
puisque l'on peut relier très bien la valeur au pourcentage
de matrice crayeuse fabriquée à l'extraction des
craies (fig. 1).
„ 60
c
1
I 40
:raie d'Evreux-Louviers
Indice d'écrasement
(crushing test)
Fig. 1 - Relation entre le degré d'écrasement du matériau de
remblai avant le compactage et le « crushing test ».
Des corrélations ont été faites aussi avec l'essai de
vibrobroyage : pour les craies tendres, l'essai de
vibrobroyage est plus sélectif, alors que c'est l'inverse
pour les craies dures.
On remarquera immédiatement l'intérêt de la classification,
grâce aux indications données sur la réalisation
des travaux, lorsqu'on étudie la forme des limites
entre classes, on s'aperçoit que le paramètre essentiel
est la teneur en eau à saturation (ou densité sèche),
67

puisqu'une variation sur toute la plage de l'indice
d'écrasement ne corrige que de deux points la valeur
de la teneur en eau. D'ailleurs, on s'aperçoit (fig. 2)
que la valeur de cet indice est très liée à la teneur en
eau à saturation, et si la corrélation n'est pas parfaite,
il nous semble que pour des essais géotechniques, elle
est acceptable.
APPLICATION AUX CRAIES FRANÇAISES
Un certain nombre de craies françaises ont été testées
et classées selon cette classification. Leurs caractéristiques
sont indiquées sur la figure 2 et le tableau III.
On remarque qu'elles diffèrent légèrement de celles
des craies anglaises, puisqu'à teneur en eau à saturation
égale leur indice d'écrasement est plus fort : ces
craies seraient donc en moyenne plus friables.
Les constatations faites sur chantier ont montré que
cette classification était assez bien adaptée, mais plutôt
optimiste, puisque sur les sept craies étudiées par le
Laboratoire de Rouen, cinq se situeraient dans la
classe inférieure. L'explication doit être trouvée dans
la forte teneur en eau de ces cinq craies, puisque la
saturation est pratiquement atteinte. Les deux craies
bien classées sont celles dont la saturation est de
l'ordre de 85 °?o. Ce fait illustre bien l'importance du
paramètre saturation, surtout lorsque les conditions
atmosphériques sont mauvaises.
PROPOSITION DE CLASSIFICATION
Etant donné la relation assez étroite entre la densité
sèche de la craie et les résultats des essais de friabilité,
la seule caractéristique densité sèche peut être retenue
: trois classes sont ainsi définies, les seuils retenus
étant 1,7 et 1,5 (tableau IV).
En vue de leur réutilisation, ces trois classes seront
subdivisées en fonction de la teneur en eau. La valeur
limite de 23 % a été choisie, compte tenu des résultats
des essais CBR réalisés sur des échantillons de matrice
crayeuse (< 400 /*m).
CONDITIONS DE RÉUTILISATION
2.01 I ! I I I
5 10 15 20 25 30 35
Fig. 2 - Relation teneur en eau
Teneur en eau de saturation (%)
indice d'écrasement.
Les conditions de réutilisation résultent directement
des remarques précédentes : pour les conditions
d'extraction, la classification anglaise donne un cadre
satisfaisant, à condition de déplacer les limites, si les
craies sont saturées.
Pour la mise en remblai, les craies CRj ayant un comportement
de roches ne posent aucun problème parti-
TABLEAU III - Caractéristiques des craies étudiées et leurs classifications
N" Origine Étage
géologique
w n
(%)
, 7 d
(t/m 3 )
w s
(%)
Degré
de
saturation
(%)
Compactages
répétés
CBR < 10
pour N =
Classement
RTR
Crushing
test
à
Wn
Crushing
test
à
Ws
Classement
TRRL
Classement
LR
Rouen
1 Sauqueville Coniacien 30 1,50 30 100 1 CRd 4,2 4,4 C D
2
Evreux
Louviers
Sénonien 23 1,57 27 85 3 CRd 3,8 — B B
3 Incarville Campanien 23 1,64 24 96 3 CRd 3,6 3,8 A B
4 La Londe
Coniacien
inférieur
20 1,67 23 87 5 CRb 3,5 3,7 A A
5 Mainemare Turonien 26 1,58 26 100 2 CRd 3,6 4,1 B D
29 1,53 29 100
6 Penly 30 1,49 30 100 2 CRd 3,9 — C D
7 Les Essarts
Sénonien
supérieur
21 1,66 23 91 — CRd 3,6 — A B
TGV
Sénonien
24 1,63 25 96
20 1,51 29 69
3 CRd
3,4
à
4,1
A
et
C
— A26 Turonien 26,5 15,5 27,4 98 3,9
68

Roches évolutives
TABLEAU IV
SOUS-
CLASSE
SOLS LES PLUS
FRÉQUEMMENT
RENCONTRÉS
CARACTÈRES
PRINCIPAUX
MOYENS D'ÉVALUATION
DE L'ÉTAT
CLASSEMENT D'APRÈS L'ÉTAT DU SOL
CAS POSSIBLES
COMMENTAIRES
La craie est un empilement
de particules de
calcite dont la dimension
est de l'ordre du
micron à la dizaine de
microns. Cet empilement
constitue une
structure assez fragile
d'une forte porosité
(environ 40 %) et d'une
succion très élevée (pas
de drainage en dessous
de pF = 3).
Les fines produites par
écrasement et attrition
peuvent être de très faibles
dimensions (1 à
10 jim) et n'ont aucune
plasticité (valeur au bleu
de méthylène B
< 1,5).
L'état de la craie est
déterminé à partir des
deux paramètres suivants
:
— sa densité sèche en
place dans son gisement
(1).
— sa teneur en eau
naturelle.
Craie
de
densité
moyenne
CR,
Craie
peu
dense
CR,
craie dense
CR2 s et m
teneur en
eau
faible et
moyenne
CR2 h
teneur en
eau
élevée
CR3 s et m
teneur en
eau
faible et
moyenne
%i > 1,70
1,50 < yd < 1,70
w % < 23
1,50 < 7d < 1,70
w % > 23
Td < 1,50
w % < 20
C
1
Matériaux
à
structure
fine
fragile
avec peu
ou pas
d'argile
VB< 1,5
Craie
(matériau rocheux
peu compact
contenant
plus de 95 %
de CaC03)
Les mesures et observations
de chantier ont
montré que la quantité
de fines produites au
cours des opérations de
terrassement dépendait
en premier lieu de la
densité sèche de la craie
dans son gisement, puis
de la méthode d'extraction.
On a également constaté
que si les fines produites
sont en quantité suffisante
et si leur teneur en
eau est élevée, elles
s'agglomèrent en formant
une pâte très
déformable dont le
comportement s'étend
rapidement à l'ensemble
du matériau, empêchant
le trafic des engins et
créant des zones avec
des pressions interstitielles.
Inversement
lorsque la quantité et la
teneur en eau des fines
sont faibles c'est un
matériau peu déformable
et relativement difficile
à compacter.
(1) une mesure indirecte
de la densité sèche peut
être réalisée en utilisant
la corrélation existant
entre densité sèche et
friabilité, cette caractéristique
pouvait être
facilement mesurée par
« crushing-
l'essai
test ».
CR 3h
teneur en
eau
élevée
CR3 th
teneur en
eau
très élevée
20
Td < 1,50
< w % 28
culier. En ce qui concerne les craies CR 2 et CR 3 qui
sont friables, pour monter des remblais de grande
hauteur, il faut produire de grandes quantités de
fines. Compte tenu des problèmes de traficabilité,
seules les craies sèches pourront être mises en oeuvre.
Le compactage n'augmentant que légèrement le pourcentage
de fines (sauf en surface, comme nous le verrons),
elles devront se former à l'extraction, et pour
cela on recommande l'extraction en couches minces
(tableau V).
69

Remblai
TABLEAU V
Roches évolutives
SOL
OBSERVATIONS GÉNÉRALES
SITUATION
MÉTÉOROLOGIQUE
CONDITIONS D'UTILISATION EN REMBLAI
CODE
EWTRCH
CR,
Ces
matériaux se réemploient
sans difficulté à condition que
l'on obtienne à l'extraction une
granulométrie assez continue et
dont le diamètre des plus gros éléments
ne gêne pas le régalage en
couche mince ou moyenne. Des
difficultés de circulation pour les
engins à pneus peuvent cependant
apparaître en cas de pluie du fait
de la formation d'une pellicule
glissante en surface.
+ + Forte pluie Situation ne permettant pas la mise en remblai avec des
garanties de qualité suffisantes.
+ Pluie légère
ou modérée
ou
Pas de pluie
R Couches minces ou moyennes.
C Compactage moyen.
R Couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
N O N
0 0 0 2 2 0
0 0 0 2 1 0
+ + Pluie moyenne
ou forte.
Situation ne permettant pas la mise en remblai avec des
garanties de qualité suffisantes.
N O N
CR2
S et m
La craie dans cet état ne requiert
pas de conditions particulières
hormis celle d'une bonne fragmentation
préalablement au compactage
pour obtenir une compacité
suffisante dans le cas des
hauts remblais. Il s'agit en effet
d'un matériau qui se densifie difficilement
sous la seule action des
compacteurs.
Des difficultés de circulation
pour les engins à pneus peuvent
apparaître en cas de pluie du fait
de la formation d'une pellicule
glissante en surface.
+ Légère pluie.
ou
Pas de pluie.
R Couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
H La difficulté de maîtriser la teneur en eau et les éventuelles
difficultés de compactage, qui accroissent les
risques d'évolution ultérieure, conduisent à limiter ces
conditions d'utilisation aux remblais de hauteur faible
ou moyenne.
Solution 1
E Extraction en couches minces pour obtenir une bonne
fragmentation.
R Régalage en couches minces pour parfaire la fragmentation
et le compactage.
C Compactage intense.
Solution 2
R Couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
H La difficulté d'obtenir une compacité élevée par la
seule action des compacteurs conduit à n'envisager
cette solution que pour des remblais de hauteur faible
ou moyenne.
0 0 0 2 1 2
1 0 0 2 1 0
0 0 0 2 1 2
Cette classe de craies peut présenter
des difficultés de réemploi en
remblai du fait de la production
d'une fraction fine saturée plus
ou moins importante suivant le
mode de terrassement utilisé.
Le recours au traitement est en
général nécessaire pour
l'employer dans des remblais de
grande hauteur.
+ Pluie Situation ne permettant pas la mise en remblai avec des
garanties de qualité suffisantes.
Solution 1
T Traitement avec un additif utilisant l'excès d'eau et
donnant la cohésion (ciment, cendres volantes...).
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
N O N
0 0 12 10
CR2h
Un réemploi sans traitement est
possible en adoptant un mode de
terrassement limitant au maximum
le broyage, mais le risque
d'évolution ultérieure ainsi introduit
n'autorise cette possibilité
que pour les remblais de hauteur
faible ou moyenne. Si les conditions
météorologiques sont très
favorables, on peut par les
moyens d'aération appropriés,
espérer faire évoluer cette classe
de craies vers la classe CRZS et m.
En cas de pluie, le terrassement
de ces matériaux est rendu quasiimpossible
du fait notamment des
difficultés à pouvoir assurer la
circulation des engins.
= Pas de pluie
ni
evaporation
Solution 2 (éviter la formation de pâte par destruction de
la structure).
E Extraction en butte en réduisant au maximum la fragmentation
et la formation de fines.
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage moyen.
H Les risques d'évolution ultérieure conduisent à ne retenir
ces conditions que pour des remblais de faible hauteur.
Solution 1
T Traitement avec un additif utilisant l'excès d'eau et
donnant la cohésion (ciment, cendres volantes...).
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
2 0 0 2 2 1
0 0 12 10
70

TABLEAU V (suite)
= Evaporation
importante
Solution 2 (profiter de la situation météo pour abaisser la
teneur en eau).
W Utiliser tous moyens d'aération pour assécher le matériau.
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage moyen.
H La difficulté de garantir l'abaissement de teneur en
eau recherché conduit à ne retenir ces conditions que
pour des remblais de hauteur faible ou moyenne.
Solution 3 (éviter la formation de pâte par destruction de
la structure).
E
Extraction en butte en réduisant au maximum la fragmentation
et la formation de fines.
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage moyen.
H
Les risques d'évolution ultérieure conduisent à ne retenir
ces conditions que pour des remblais de faible hauteur.
0 10222
2 0 0 2 2 1
CR3
S et m
Ces matériaux se broient très
rapidement sous l'action des
engins de terrassement en produisant
une importante quantité de
fines.
Toutefois, leur teneur en eau
étant faible, la fraction fine produite
est peu déformable et de ce
fait peuvent être fragmentés et
compactés
suffisamment pour ou
être utilisés dans des remblais de
hauteur moyenne.
En cas de pluie même légère, ils
ne sont plus circulables.
+ Pluie. Situation ne permettant pas la mise en remblai avec des
garanties de qualité suffisantes.
Pas de pluie.
E
Extraction en couches minces pour obtenir une bonne
fragmentation.
R Régalage en couches minces pour parfaire la fragmentation
et le compactage.
C Compactage intense.
H Les risques d'évolution ultérieure de cette classe de
craie mise en œuvre dans ces conditions sont suffisamment
faibles pour autoriser son emploi jusque dans des
remblais de hauteur moyenne.
NON
10 0 112
+ Pluie. Situation ne permettant pas la mise en remblai avec des
garanties de qualité suffisantes.
NON
CR,h
Ces matériaux sont toujours difficiles
à utiliser en remblai en raison
de l'importante fraction fine
saturée qui se forme rapidement
au cours du terrassement. En
général, il faudra procéder par un
traitement par conditions météorologiques
très évaporantes on
pourra chercher en utilisant les
moyens appropriés à faire évoluer
cette classe de matériau vers la
classe CR3 S et m.
En cas de pluie, même légère, ils
ne sont plus circulables.
=
-
Ni pluie,
ni
evaporation
importante,
température
basse
ou
température
moyenne
avec
hygrométrie
élevée.
Evaporation
importante
(température
moyenne
ou élevée,
temps sec,
vent).
T Traitement avec un additif utilisant l'excès d'eau et
donnant de la cohésion (ciment, cendres volantes...).
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
Solution 1
T Traitement avec un additif utilisant l'excès d'eau et
donnant de la cohésion (ciment, cendres volantes...).
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage intense.
Solution 2 (profiter de la situation météo pour réduire la
teneur en eau).
E Extraction en couches pour favoriser l'évaporation.
W Utiliser tous moyens d'aération pour assécher le matériau.
R Régalage en couches minces ou moyennes.
C Compactage moyen.
H Les risques d'évolution ultérieure conduisent à n'indiquer
ces conditions que pour des remblais de faible
hauteur.
0 0 12 10
0 0 12 10
1 1 0 2 2 1
CR.th
L'emploi en remblai de cette
classe de craie n'est en général pas
envisageable dans les conditions
technico-économiques actuelles
car il nécessiterait un traitement
avec des dosages en liant anormalement
élevés.
NON
71

LE
COMPACTAGE
Les essais de laboratoire classiques proctor-CBR
n'étant pas adaptés à la craie, la granularité du matériau
évoluant, il est difficile de fixer une référence de
densité sèche à obtenir lors du compactage. C'est la
raison pour laquelle les formules adoptées sont très
variables. Parmi les plus fréquentes, on peut citer celle
qui consiste à obtenir, après compactage, soit la densité
sèche de la craie en place, soit la densité proctor
après compactage multiple (c'est un essai long, mais il
caractérise bien la friabilité de la craie et son évolution).
Dans la classification anglaise, les craies sont considérées
du point de vue du compactage comme des sols
cohérents, si leur teneur en eau à saturation est supérieure
à 20 %, ce qui se traduit dans les prescriptions,
qui sont du type RTR, par un e, Q/S de 0,25 et 0,06
pour un compacteur de type V 4. Seule la réalisation de
planches d'essai pouvait permettre de progresser ; les
terrassements du TGV en ont fourni l'occasion. Ces
planches ont été décrites dans un article précédent
[4] ; nous n'examinerons que leur interprétation :
l'aspect le plus simple est celui de Padaptatipn des
engins de compactage et de leur efficacité. Le point le
plus important est le gradient de densité sèche observé
(fig. 3) avec la profondeur. Manifestement, l'efficacité
des rouleaux vibrants, même lourds, est limitée.
Pour juger du compactage, en l'absence de référence,
nous avons vu que, la seule solution consistait à ouvrir
une tranchée et à observer l'état de la craie. D'une
manière à peu près générale, la coupe suivante a été
relevée (fig. 4), sur les planches compactées au rouleau
V 4 :
Z (cm)
Fig. 3 - Variations de -yd avec la profondeur après compactage à la
monobille (M,/L = 46 kg/cm ; type V4a = 1,52 ; w initial = 23 %).
V
— 0 - 10 cm : craie en pâte. Les blocs ont pratiquement
disparu ;
— 10 - 30 à 40 cm : craie avec blocs, les vides étant
remplis par de la pâte ;
A
- -v-
— au-delà de 30 - 40 cm : blocs de craie sans pâte, les
blocs se retirant à la main, d'où possibilité d'évolution
ultérieure des remblais.
Fig. 4 - Tranchée dans la craie compactée. Noter les vides à la
base de la couche.
La limite vers 30 - 40 cm est généralement très nette et
on peut admettre qu'elle fixe la profondeur limite du
compactage. A titre indicatif, le yà. du remblai à cette
profondeur est de l'ordre de 0,85 fois la densité sèche
de la craie en place, ce qui montre le pourcentage
important de vides qu'il reste dans le remblai. L'efficacité
du nombre de passes a aussi été testé. Au-delà
de huit passes, l'évolution est faible. Pour le chantier,
nous avons donc recommandé les valeurs de Q/S suivantes
0,4, 0,05 pour un compacteur du type V 4a, la
craie étant extraite à la pelle : cela place la craie dans
les sols «très difficilement compactables» (analogie
avec des sols A3).
La conséquence générale en est que la craie ne pourra
pas être mise en œuvre en couches de très grande
épaisseur.
D'autres observations ont pu être faites :
— le rôle de la vitesse du compacteur : le passage de 2
à 3 km/h diminue sensiblement l'efficacité ;
— le rôle de l'extraction : comme le rapport anglais
l'avait déjà signalé, la production de fines se fait principalement
à l'extraction ; seule la couche superficielle
est broyée. Il est donc nécessaire, si l'on veut
obtenir un remblai sans vide, de jouer sur la méthode
d'extraction.
Ainsi, on a obtenu des densités sèches après deux passes
de compacteur V 3, sur de la craie extraite à la
défonceuse puis reprise au chargeur, supérieures à celles
mesurées après seize passes de compacteur V 4 sur
la même craie, mais extraite à la pelle (fig. 5).
D'autres planches d'essai ont été réalisées, mais avec
des moyens de mesure plus faibles (gammadensimètre).
Leurs résultats ont pu être utilisés pour
construire le tableau de compactage (tableau VI),
compte tenu des observations précédentes. Cependant
le tableau de compactage présenté ne doit être considéré
actuellement qu'à titre indicatif. Les résultats de
nouvelles planches d'essai sont nécessaires pour confirmer
les valeurs avancées.
72

TABLEAU VI
ENGINS PNEUS VIBRANTS DAMEURS
SOLS p. p. p,
ET MODALITÉS
i 2 3
D'UTILISATION
E,
co
<
m
LU
ce
Couche mince
et compactage
intense
Couche mince
ou moyenne
et compactage
intense
Couche mince
ou moyenne
et compactage
moyen
Couche épaisse
possible et
compactage
faible
11 Q/S
e
21 Q/S
e
22 Q/S
03
e
Q/S
e
o
o
0,04
(7)
0,20
0,06
(7)
0,25
0,04
(7)
0,15
0,04
(7)
0,30
0,06
(7)
0,30
0,08
(7)
0,40
0,05
(7)
0,25
0,05
(7)
0,40
0,075
(7)
0,40
0,10
(7)
0,50
V, \ \ r ^ \
vs
a et b b et c a et b c et d a et b c et d a et b c et d a et b
0 0
o
0,05
(7)
0,20
0,07
(7)
0,25
o
0,045
(9)
0,15
0,06
(9)
0,20
0,04
(7)
0,15
0,05
(7)
0,30
0,065
(7)
0,30
0,09
(7)
0,35
0,04
(9)
0,15
0,04
(9)
0,25
0,06
(9)
0,25
0,08
(9)
0,30
0,06
(7)
0,25
0,06
(7)
0,40
0,08
(7)
0,40
0,10
(7)
0,50
0,05
(9)
0,20
0,05
(9)
0,35
0,07
(9)
0,35
0,09
(9)
0,40
0,07
(7)
0,30
0,07
(7)
0,50
0,09
(7)
0,50
0,12
(7)
0,70
(2)
(2)
(2)
0,08
(7)
0,35
0,08
(7)
0,60
0,10
(7)
0,60
(2) O
PD,
0,03
(7)
0,15
0,03
(7)
0,20
0,04
(4,7)
0,20
0,06
(7)
0,25
PD,
0,04
(7)
0,25
0,04
(7)
0,30
0,06
(4,7)
0,30
0,08
(7)
0,40
COUCHE DE FORME
Q/S
e
O
0,03
(7)
0,15
0,04
(7)
0,25
O
o
0,04
(7)
0,15
0,03
(9)
0,15
0,05
(7)
0,25
0,04
(9)
0,20
0,06
(7)
0,30
(2)
0,07
(7)
0,35
O
O
Q/S
en mètre
Engin ne
convenant pas
(1) Sous réserve que la traficabilité le permette.
(2) Apparemment, il n'existe encore aucun engin appartenant
à cette catégorie.
(3) Pour les rouleaux tandem à 2 billes vibrantes, Q/S peut
être plus élevé.
(4) Prévoir un engin annexe pour effacer les empreintes
laissées par les pieds.
(5) Des conditions d'utilisation légèrement plus favorables
pourront être appliquées aux engins présentant une fréquence
variable, lorsque celle-ci correspondra à la fréquence
de résonance (prendre l'avis de spécialistes).
(6) Valeurs qui tiennent compte du fait que le seul engin de
cette catégorie est un compacteur mixte vibrant-pneus
voisin de la limite supérieure de la classe V 3 a-b.
(7) Impose que le D m a x < 2/3 de l'épaisseur de la couche en
question.
(8) Impose que le D m a x < 1/5 de l'épaisseur de la couche en
question.
(9) Impose que le D ^ < 1/4 de l'épaisseur de la couche en
question.
(10) Des conditions d'utilisation légèrement moins favorables
devront être appliquées aux engins les moins lourds
de cette classe.
(11) Cas non envisagé dans le fascicule 2, mais indiqué ici
pour mieux traduire certaines possibilités des compacteurs
éventuellement utilisables dans certains cas (remblais
non routiers).
1,4 1,5 1,6 1,7 Td
Extraction pelle Poclain (granularità 0/300 mm) :
Compactage V 4b : • 2 passes
X 16 passes
Profondeur (m)
Fig. 5 - Influence de l'extraction. Craie ya = 1,62 ; w =23 %.
TRAITEMENT DES CRAIES
Dans de nombreuses régions, la craie affleure sur de
grandes étendues. Il peut être très difficile de trouver
des matériaux de remblais pour remplacer des craies
très humides. Avant d'envisager le traitement, il faut
remarquer que la craie est un matériau qui perd assez
facilement de l'eau, si les conditions météorologiques
sont favorables, et donc que les techniques d'aération
sont particulièrement efficaces.
En cas de traitement, celui-ci a pour but avant tout de
diminuer la teneur en eau du matériau : on demande
donc à la matière apportée de jouer le rôle d'éponge.
L'apport doit être relativement important. Comme
matériau, on peut penser à des sables secs, aux cendres
volantes, à la chaux (mais celle-ci devra être vive
pour être efficace) et au ciment. Pour l'instant, seul le
traitement au ciment a été utilisé. En effet, on espère
qu'il apportera en plus une rigidification de l'ensemble
du remblai et qu'il permettra d'utiliser des craies
tendres pour des remblais de grande hauteur, les risques
d'évolution ultérieure étant ainsi limités. Sur
l'autoroute A 26, on a traité des craies de teneur en
eau comprise entre 25 et 29 %, les densités étant de
l'ordre de 1,55 (CR2h) à 2,5 % de ciment. Ce pourcentage
a été adopté après étude en laboratoire, à partir
d'essai de poinçonnement immédiat. Après un certain
nombre de planches d'essai, la technique suivante
a été retenue :
— épandage de la craie,
— scarification,
— extraction à la décapeuse,
— répandage en couche de faible épaisseur, puis
compactage.
73

Notons que cette technique, qui produit une bonne
fragmentation de la craie, garantit également contre
les évolutions ultérieures (si la mise en œuvre est possible).
Grâce à cette technique, le chantier a pu se
dérouler, mais il faut remarquer que le mélange craieciment
n'est pas parfaitement homogène. Des constatations
ont été faites :
— Dans la zone hors circulation, la prise se fait normalement
(augmentation spectaculaire des coefficients
de restitution à la dynaplaque qui peuvent
dépasser 50) et le résultat est satisfaisant.
— Par contre, dans les zones circulées, un orniérage
apparaît rapidement, orniérage qui entrave plus ou
moins la circulation des engins, mais celle-ci reste
néanmoins possible, ce qui prouve que la couche inférieure
conserve sa portance. Le traitement doit être
fait en prenant certaines précautions*, et il serait peut
être intéressant de choisir un ciment à prise rapide. De
toute manière, c'est une opération très coûteuse, qu'il
convient de bien analyser dans le contexte particulier
de chaque nouveau chantier, avant d'en décider
l'application.
— Enfin, si on augmente notablement le pourcentage
en ciment (au-delà de 5 °/o), on peut réutiliser certaines
craies en matériau de couche de forme, le problème
majeur étant alors la tenue au gel, en particulier
dans le cas où le sol support contiendrait une nappe
aquifère. Un certain nombre de chantiers ont été ainsi
réalisés ces dernières années, mais il est difficile
actuellement de porter un jugement sur cette technique.
Chaque cas doit faire l'objet d'une étude
détaillée.
* Comme par exemple de travailler par demi-plates-formes espacées
dans le temps d'au moins 1/2 à 1 journée.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] La craie, Numéro spécial V, Bull, liaison Labo. P. et
Ch., oct. 1973, 190 p.
[2] LCPC-SETRA Recommandation pour les terrassements
routiers, (fasc. 1, 2, 3, janv. 1976 - fasc. 4, oct. 1981).
[3] INGOLBY H.-C, PARSONS A.-W., The classification of
chalk for use as a fill material, TRRL, Laboratory
Report, 806, 1977.
AUTRES RÉFÉRENCES
CORBIN M., PUIATTI D., Le crushing test et la classification
des craies en Normandie, Doc. LR Rouen, 1981.
DE BAERE J.-P., Les craies de l'autoroute
Lille, 1981.
A26, Doc. LR
[4] VALEUX J.-C, La double sonde gamma et le dispositif
de forage associé, Bull, liaison P. et Ch., 120, juil.-août
1982, p. 33-39.
Les auteurs expriment leurs remerciements à M. A.W. Parsons (du TRRL) pour sa collaboration
et les discussions fructueuses qu'ils ont eues avec lui.
74

TERRASSEfflEflTS ROUTIERS
Validité de la prévision météorologique
pour la conduite de chantier
Alain QUIBEL
Ingénieur
Centre d'expérimentations routières de Rouen
L'exécution des travaux de terrassement peut se réaliser
dans des conditions et à un rythme tout à fait différents
selon les conditions météorologiques existantes au moment
du chantier. L'époque de démarrage du chantier, la nature
des sols rencontrés, la grande dispersion des paramètres
météorologiques par rapport à une année « moyenne »,
sont parmi les facteurs qui influent le plus sur le nombre de
jours d'arrêt pour intempéries.
RESUME
Los répondeurs automatiques des stations
météorologiques régionales fournissent un
bulletin de prévision actualisé en fonction
des données de l'évolution météorologique
générale et locale.
L'utilisation de ces renseignements pour la
conduite de chantiers à adopter peut être
très appréciable, à condition que les prévisions
soient fiables.
Le test de leur validité, à Rouen, sur une
période limitée, a montré que le risque d'être
induit en erreur d'une manière défavorable
à l'échelle bijournalière est de trois cas sur
cent, pour le site et la période concernés.
MOTS CLÉS : 51 - Climat - Prévision - Terrassement
- Chantier - Gestion.
Pour l'entrepreneur, le problème se pose ainsi : comment
déjouer au mieux les pièges de la météorologie ? Certes, il
ne peut pas changer les conditions climatiques ; le démarrage
de chantier est pour lui une donnée, de même que la
nature des sols, dont il aura pu apprécier la sensibilité.
Est-ce à dire qu'il n'a aucun degré de liberté ? Vraisemblablement
pas : les constatations passées permettent de s'apercevoir
que, à cas de chantier similaire, certaines entreprises
sont moins affectées que d'autres par une situation météorologique
donnée ; autrement dit : elles savent mieux en
tirer parti.
A l'opposé du fatalisme, l'attitude qui consiste à prendre la
prévision météorologique comme un facteur susceptible
d'influer a priori sur l'organisation d'un chantier, ou tout
au moins à mettre davantage l'accent sur certaines dispositions
adéquates : fermeture de surface en fin de journée,
écoulements des eaux,... en période de risque prononcé,
peut être payante. Cela à condition que les prévisions
météorologiques soient fiables.
75
Bull, liaison Labo P. et Ch. -123 - janv.-févr. 1S83 - Réf. 2776

L'ampleur du problème (en moyenne, sur 3 jours
ouvrables, un jour d'arrêt est dû aux conditions
météorologiques) justifie qu'on tente de mieux le connaître
et d'apporter des solutions.
Le propos de cet article est de donner quelques éléments
succincts concernant la validité de la prévision
météorologique, à la suite des constatations faites sur
un site particulier et pendant une période donnée. Il
est souhaitable que d'autres expériences de ce type
soient tentées, car les résultats ne peuvent pas être
étendus sans vérification à d'autres régions, et chacun
devrait pouvoir se faire une idée de la justesse de la
prévision de la station météorologique pour lui la plus
proche.
LES ÉCHÉANCES DE PRÉVISION ET LEUR
QUALITÉ GLOBALE
Les stations météorologiques régionales sont équipées
de répondeurs automatiques qui délivrent des bulletins
« grand public » actualisés en fonction des données
de l'évolution générale et locale. Dans le cas de la
station de Rouen-Boos, trois bulletins sont enregistrés
vers 6, 12 et 17 h chaque jour. Ils fournissent une prévision
à échéance de 24 h, complétée deux fois par
semaine par une prévision « moyenne échéance » à
72 heures.
La prévision à 24 h est considérée globalement comme
satisfaisante, mais l'appréciation que l'usager en fait
dépend des critères qui l'intéressent (gel, pluie, vent,
etc.) en fonction de sa propre spécificité (agriculture,
bâtiment et travaux publics, etc.). Les prévisions à
48 h, puis à 72 h baissent en qualité. Quant aux prévisions
à 96 h (4 j), elles existent mais ne sont pas diffusées,
étant donné leur caractère bien trop aléatoire.
Des progrès sont cependant attendus dans un avenir
proche concernant les prévisions à échéance de plusieurs
jours.
Outre le service rendu par le répondeur automatique,
il faut signaler qu'il est toujours possible d'interroger
la station météorologique pour affiner les renseignements
dans le champ des préoccupations qui nous
intéresse, en particulier la pluviométrie.
RÉSULTATS DU TEST DE LEUR
CONCORDANCE AVEC LA RÉALITÉ
On ne s'intéresse ici qu'aux prévisions à l'échelle de
24 h, et même plus précisément aux données fournies
le matin et à midi, pour la durée qui s'écoule jusqu'au
prochain bulletin. L'annonce du soir, qui serait peutêtre
intéressante aussi à considérer, n'est plus incluse
dans l'analyse.
La concordance prévision-situation réelle a porté sur
74 demi-journées en période automnale, ce qui constitue
un échantillon relativement limité pour traduire
avec des pourcentages précis les cas de nonconcordance.
Néanmoins, il paraît utile de faire part
de cette expérience.
La méthode retenue consiste à traduire les prévisions
selon un schéma donné (fig. 1) et à mettre sous une
forme similaire les informations réelles, qui proviennent
soit de données quantitatives fournies par une
station simplifiée implantée au Centre d'expérimentations
routières, soit d'informations qualitatives (ensoleillement,
vent).
La justesse de l'information est appréciée pour chaque
rubrique et une note est attribuée selon le barème
(arbitraire) suivant :
CIEL : 1 point
PLUIE : 2 points
VENT : 1 point
Tmax : 1 point
Le total conduisant à une note par demi-journée.
PRÉVU
DATE
CIEL
ensoleillement
PLUIE
VENT
Tmax
CO
Tmin
(°C)
Fig. 1 - Exemple de concordances sur une
journée.
12.11
M
Ap
Très nuageux
à couvert
Très nuageux
à couvert
pluie
pluies éparses
modéré à fort
faible
14
10 à 12
12
6 à 8
OBSERVÉ
DATE CIEL NOTE PLUIE VENT
Tmax
co
Tmin
co
Piche
M Ensoleillement 0 averses 2 fort 1 11 0 3
12.11 + nuageux 0,3
Ap Couvert 1 averses 2 A fort 0 10(16h) 1 4
(2,8 mm)
NOTE/5
76

Tableau I
ON ANNONCE :
Fréquence
d'apparition de ce cas
(%) pour l'époque
considérée
POURCENTAGES DE CAS OU IL EST OBSERVE
pluie > 5 mm 1 à 5 mm < 1 mm
couvert
sans pluie
ensoleillement
persistant
1 De la pluie 63 33 25 29 8 4
2 Pas de pluie et couvert 32 8 0 0 84 8
3 Ensoleillement persistant
(échantillonnage faible à
cette époque)
5 0 0 0 0 100
Il ressort du dépouillement de l'ensemble, que la note
obtenue est de :
— 5 pour 40 % des cas,
— 4 pour 30 % des cas,
— 3 pour 23 % des cas,
— 2 pour 7 % des cas,
— 1 pour 0 % des cas,
— 0 pour 0 % des cas.
La note moyenne est 4.
Il y a donc pour environ 30 % des cas (notes 2 et 3),
une information qui n'est pas de qualité satisfaisante.
Afin de se rendre compte, pour deux aspects majeurs
en terrassement, à savoir les précipitations et la possibilité
d'assèchement, du degré de justesse des prévisions,
l'analyse a été conduite par critères (tableau!).
La part de prévision erronée s'établit donc de la façon
suivante :
, Pourcentage
Frequence p o n d é r é*
Cas 1 :
8 + 4 = 12 % 0,63 7,6
Cas 2 :
8 + 8 = 16 % 0,32 5
Cas 3 :
0 % 0,05
12,6 %
En considérant dans quel sens dérive la prévision, on
a :
Cas 1 f ^ a v o r a D^ e : 12 % des cas (de la catégorie),
(.non favorable : 0 %.
Cas 2 [ f a v o r a D l e : 8 % des cas,
tnon favorable : 8 % des cas.
Seul le pourcentage de 8 % sur un critère apparaissant
à une fréquence de 0,32 concerne une prévision trop
favorable par rapport à la météorologie réelle, pouvant
induire véritablement en erreur lors de la prise de
décision de la conduite de chantier.
Pour cette époque de l'année, on peut donc conclure
que le risque d'être induit en erreur d'une manière
défavorable par la prévision météorologique à
l'échelle bijournalière ou à la rigueur journalière, concerne
environ 3 cas sur 100.
LIMITES ACTUELLES DE L'UTILISATION
DE LA PRÉVISION MÉTÉOROLOGIQUE
Si les 3 cas sur 100 d'insuccès constatés sur le cas particulier
étudié semblent en fait un bon résultat, puisque
les 97 autres cas se passent plutôt bien, les conséquences
d'une confiance aveugle en la prévision peuvent
être néfastes. Il y aura toujours des phénomènes
plus ou moins localisés et apparaissant plus ou moins
soudainement dans le temps, comme les précipitations
orageuses, qui peuvent passer à travers les mailles de
la prévision, ou pour lesquelles la prévision ouvrira
large son filet : « Avis d'orage en cours ». Ni l'ordre
de grandeur de la quantité de pluie, ni les endroits touchés
ne peuvent être appréhendés beaucoup de temps
à l'avance.
Une limite essentielle est bien la « maille » de prévision.
Celle-ci est actuellement de l'ordre de la centaine
de kilomètres au niveau du traitement pour l'ensemble
du territoire (chaque station météorologique est équipée
de terminaux « récepteurs » d'informations traitées
à l'ordinateur central). La microclimatologie, qui
se donne pour objectif de résoudre le problème à une
échelle beaucoup plus réduite, en est au stade de la
recherche. Pour le moment, l'expérience locale, la
connaissance des éventuels microclimats sont encore
utiles pour interpréter au mieux les données de la prévision
régionale.
77

TERRflSSEmEflTS
ROUTIERS
Choix des sources
des renseignements météorologiques
Bilan hydrique. Arrêts de chantier
Michel SÉGOUIN
Assistant
Laboratoire régional de Saint-Brieuc
Le facteur «météorologie» a, comme chacun sait, une
grande influence sur le déroulement des chantiers de terrassement
et conditionne non seulement les techniques de mise
en œuvre, mais aussi les délais d'exécution, tout en jouant
sur son économie.
RESUME
La comparaison des relevés pluviométriques
de plusieurs postes météorologiques fixes
proches d'un chantier de terrassement et de
stations mobiles implantées sur celui-ci a
permis, sur deux cycles de saisons complets,
de constater qu'il pouvait être justifié de
s'appuyer sur les renseignements d'un point
de relevés fixe voisin, dans le cas où le site
géographique était homogène.
De l'étude du bilan hydrique, il s'ensuit que
l'année se divise en deux périodes bien distinctes
et que le nombre de jours d'arrêt de chantier,
pour un échelon de décapeuses, pouvait être
déterminé soit mensuellement à partir du
bilan hydrique mensuel, soit par périodes de
même bilan hydrique à partir du nombre de
jours de pluie dépassant un certain seuil bien
défini.
MOTS CLÉS : 51 - Climat • Terrassement -
Matériel de travaux publics - Chantier - Sol -
Sensibilité - Pluie - Évaporation - Saison -
Prévision - Variation - Eau souterraine -/Bilan
hydrique.
Les renseignements météorologiques peuvent être recueillis
auprès de l'Office national de la météorologie, qui dispose
sur le territoire métropolitain d'un réseau bien structuré.
Au cours d'un chantier de terrassement important, nous
nous sommes attachés à rechercher quelles pouvaient être,
d'une part la meilleure source d'information météorologique
en comparant entre elles les pluviométries relevées sur
un certain nombre de postes météorologiques fixes proches
de ce chantier et de stations mobiles implantées sur celui-ci,
d'autre part la relation liant les arrêts de chantier aux intempéries,
par l'intermédiaire du bilan hydrique.
Le chantier se situe dans le nord-est du département du
Finistère ; il s'agit de la voie express Morlaix - Côtes-du-
Nord (ex. RN 12), partie intégrante du Plan routier Breton ;
ses caractéristiques principales sont les suivantes :
—longueur : 17 km environ,
— orientation : Ouest - Est ;
— terrassements exécutés pour une plate-forme à deux
chaussées séparées par un terre-plein central,
— volume des remblais : 1 500 000 m 3 ,
— durée des terrassements : de fin mai 1979 à juillet 1981.
78
Bull, liaison Labo P. et Ch. • 123 • janv.-févr. 1983 - Réf. 2771

Terrains rencontrés
— limons de couverture et schistes altérés ou décomposés
sur le plateau de Plouigneau, partie ouest et centre
du chantier, sur une longueur de l'ordre de 11 km
(classification RTR : A, - A 2 et Ci) ;
— gneiss et granité à l'est (classification RTR : C, -
C 2 - C 3 - D 3 - D 4 et occasionnellement B5 - B 6 ) ;
— emprunts granitiques et schisteux extérieurs au
chantier (classes C 2 - C 3).
Les renseignements météorologiques [1] provenaient :
• de trois postes d'observation climatologique fixes :
— le premier à l'ouest : Morlaix - Suscinio, à l'altitude
65 m,
— le second à l'est : Plounévez-Moëdec, à l'altitude
34 m,
— le troisième au nord : Lanmeur, à l'altitude 60 m,
(dont la création ne date que de septembre 1979).
• d'une ministation météorologique mobile, implantée
au centre du chantier à l'altitude 132 m, sur la
commune de Plouigneau et comportant : un thermohygrographe,
un évaporomètre Piche, un pluviographe
à augets basculeurs ;
• d'un second pluviographe à augets basculeurs
implanté à l'extrémité Est du chantier à l'altitude
172 m, sur la commune de Plouégat-Moysan (dont
l'implantation n'a été faite qu'en juillet 1980).
Les distances des postes par rapport à la ministation
mobile centrale de Plouigneau étaient les suivantes :
— Morlaix-Suscinio : 10 km,
— Plounévez-Moëdec : 23 km,
— Lanmeur : 8 km,
— Plouégat-Moysan : 9 km.
Leur implantation vis-à-vis du chantier est représentée
sur la figure 1.
PLUVIOMETRIE
La période concernée s'est échelonnée de juillet 1979 à
juin 1981, soit sur 24 mois consécutifs.
Nous avons regroupé, dans le tableau I, les relevés des
hauteurs des précipitations (HP en mm) mensuelles de
chaque poste ou station et les nombres de jours de
pluie correspondants, chaque journée allant de 8 h 00
le jour « J » à 8 h 00 le jour « J + 1 ».
La précision des enregistrements des précipitations
(0,1 mm pour les postes fixes : lecture, et 0,5 mm
pour les stations mobiles : enregistrement graphique)
étant différente, nous a amené, par souci d'homogénéité,
à recalculer les hauteurs des précipitations journalières
des postes fixes en prenant pour seuil 0,5 mm,
ce qui a entraîné des nombres de jours de pluie différents.
Nous avons récapitulé les valeurs mensuelles
des hauteurs des précipitations et les nombres de jours
de pluie ainsi obtenus dans le tableau II.
HAUTEURS DES PRÉCIPITATIONS
La figure 2, traduction du tableau II, met en évidence
la très faible dispersion des hauteurs mensuelles des
précipitations pour les cinq postes et stations considérés,
tandis que la figure 3, où nous n'avons fait figurer
pour la période considérée que la station mobile de
Plouigneau, montre des écarts importants avec les
relevés moyens des postes de Morlaix-Suscinio et
Plounevez-Moedec, pour les périodes, respectivement,
des 7 et 25 dernières années.
Notons toutefois, sur la figure 2, une certaine dispersion
pour les mois de décembre 1980 et janvier 1981. Il
semble que nous ayons affaire, en 1979-1980 et 1981,
à des années différentes de la moyenne du point de
vue de la répartition mensuelle des précipitations,
Fig. 1 - Plan de situation du chantier et implantation des postes météorologiques fixes (1-2-3) et stations mobiles (4-5).
1 • Morlaix-Suscinio ; 2 - Plounévez-Moëdec ; 3 - Lanmeur ; 4 - Plouigneau ; 5 - Plouégat-Moysan.
79

TABLEAU I
Hauteurs des précipitations et nombres de jours de pluie mensuels pour chaque point de relevés
Postes fixes Stations mobiles
Date MORLAIX LANMEUR PLOUNEVEZ-MOEDEC PLOUIGNEAU PLOUEGAT-MOYSAN
HP Nb jours HP Nb jours HP Nb jours HP Nb jours HP Nb jours
(mm) pluie (mm) pluie (mm) pluie (mm) pluie (mm) pluie
07 12,9 11 6,6 4 19,0 7 — —
08 59,6 20 — — 67,5 19 65,0 19 — —
38,2 13 42,6 12 35,0 8 32,0 9 — —
1Q7Q
1979 0 9 1 Q
63,0 22 62,5 21 85,8 16 53,5 16 — —
11 102,4 22 121,9 20 138,1 18 112,5 21 — —
12 175,7 27 182,6 27 214,7 22 191,5 27 — —
TOTAL 451,8 115 409,6 80 547,7 87 473,5 99
(6 mois) (4 mois) (4 mois)
01 86,8 17 103,7 19 108,8 16 101,5 16 — —
02 97,9 19 101,4 19 84,3 17 104,5 20 — —
03 120,3 25 134,0 25 140,6 23 132,0 22 — —
04 4,2 4 5,2 4 0,8 1 9,0 8 — —
05 41,7 10 44,5 11 47,2 10 44,5 11 — —
1 non 96,2 22 93,8 21 91,0 20 103,0 20 — —
1980 Q 7
37,9 18 47,5 18 29,3 11 44,0 17 51,0 15
08 25,4 12 37,4 14 23,1 9 25,0 12 35,0 10
09 34,0 19 43,1 15 38,4 13 40,5 17 53,0 16
10 140,8 19 150,2 19 170,7 18 166,0 20 197,5 20
11 89,6 16 105,3 13 97,2 12 93,0 14 107,5 13
12 74,5 20 95,4 19 128,2 20 88,5 19 123,0 19
TOTAL 849,3 201 961,5 197 959,6 170 951,5 196 567,0 93
(12 mois) (6 mois) (6 mois)
01 70,9 18 90,2 18 112,3 17 103,0 20 115.5 21
02 54,4 16 59,0 16 74,1 14 74,0 17 66.5 15
-i no i 139,7 24 142,2 22 132,6 23 140,5 23 150,0 24
1 9 8 1
04 52,8 13 47,4 13 45,4 12 56,5 11 51,5 11
05 124,5 25 142,3 26 144,5 26 120,0 25 145,0 23
06 18,1 13 22,1 12 14,7 8 12,5 9 24,5 10
TOTAL 460,4 109 503,2 107 523,6 100 506,5 105 553,0 104
(6 mois)
TABLEAU II
Hauteurs des précipitations et nombres de jours de pluie mensuels pour chaque point de relevés. Valeurs corrigées
Postes fixes Stations mobiles
Date MORLAIX . LANMEUR PLOUNEVEZ-MOEDEC PLOUIGNEAU PLOUEGAT-MOYSAN
HP Nb jours HP Nb jours HP Nb jours HP Nb jours HP Nb jours
(mm) pluie (mm) pluie (mm) pluie (mm) pluie (mm) pluie
07 12,5 8 — — 6,5 4 19,0 7
08 60,0 19 — — 67,5 17 65,0 19 — —
1 Q7Q
u 9 38,0 9 42,5 11 35,0 8 32,0 9 — —
19/9 1 Q
63,0 18 62,5 18 85,5 14 53,5 16 — —
11 102,5 20 122,0 20 138,5 18 112,5 21 — —
12 175,5 25 182,5 26 214,5 22 191,5 27 — —
TOTAL 451,5 99 409,5 75 547,5 83 473,5 99
(6 mois) (4 mois) (4 mois)
01 -87,0 16 103,5 18 109,0 16 101,5 16
02 97,5 18 101,5 18 84,0 17 104,5 20 —
03 120,5 23 134,0 24 140,5 23 132,0 22 —
04 4,0 4 5,0 4 1,0 1 9,0
_
8
—
05 41,5
_
10 44,5 11 47,0 10 44,5 11 — —
-iqan
0 6
96,5 19 94,0 21 91,0 20 103,0 20 — —
1980 0 /
37,5 18 47,5 17 29,5 11 44,0 17 51,0 15
08 25,5 9 37,0 9 23,0 9 25,0 12 35,0 10
09 34,0 16 43,5 15 38,5 13 40,5 17 53,0 16
10 141,0 18 150,0 17 170,5 17 166,0 20 197,5 20
11 89,0 16 105,5 13 97,5 12 93,0 14 107,5 13
12 74,5 18 95,5 19 128,0 18 88,5 19 123,0 19
TOTAL 849,0 185 961,5 186 959,5 167 951,5 196 567,0 93
(12 mois) (6 mois) (6 mois)
01 71,0 17 90,0 18 112,5 17 103,0 20 115,5 21
02 54,5 15 59,0 15 74,0 11 74,0 17 66,5 15
03 139,5 22 142,0 21 132,5 22 140,5 23 150,0 24
1QP.1
1 a a l
04 53,0 11 47,0 12 45,5 12 56,5 11 51,5 11
05 124,5 25 142,5 24 144,5 25 120,0 25 145,0 23
06 18,0 13 23,0 12 15,0 7 12,5 9 24,5 10
TOTAL 460,5 103 503,5 102 524,0 94 506,5 105 553,0 104
(6 mois)
80

Fig. 2 - Hauteurs des précipitations
(HP) mensuelles des trois postes
fixes et des deux stations mobiles.
i i i i i | i i i i i i i i i i i | i i i—i—i—r~ c
01 06 01 06 Mois
1979 1980 1981
Fig. 3 - HP mensuelles de la station de
Plouigneau pour la durée du chantier.
Moyennes mensuelles des HP des sept
dernières années pour Morlaix-Suscinio
et des vingt-cinq dernières années pour
Plounévez-Moëdec.
01 06 01 06 Mois
1979 1980 1981
mais qu'au total, la hauteur des précipitations annuelles
soit à peu près constante.
NOMBRES DE JOURS DE PLUIE
Les nombres de jours de pluie correspondant aux
jours où les hauteurs des précipitations sont supérieures
ou au moins égales à 0,5 mm, sont aussi très voisins
les uns des autres pour les différents points de
relevés comme le montre la figure 4 issue également
du tableau IL II est à noter que le mois d'avril 1980 a
été un mois exceptionnellement sec.
Au cours de la période pendant laquelle les cinq relevés
ont pu être effectués simultanément (du 23.06.80
au 30.06.81), nous avons constaté la répartition suivante
:
— Nombre de jours où la pluie a affecté les 5 points
de relevés : 142
— Nombre de jours où la pluie n'a affecté que 4
points de relevés : 37
— Nombre de jours où la pluie n'a affecté que 3
points de relevés : 20
— Nombre de jours où la pluie n'a affecté que 2
points de relevés : 22
— Nombre de jours où la pluie n'a affecté qu'l point
de relevés : 35
81

30 •
20 •
Fig. 4 - Nombres de jours de pluie
mensuels des trois postes fixes
et des deux stations mobiles.
10 -
200
_1_ _l I u
200
Plouigneau (Bouchet n° 2)
Plouigneau (Véron)
Fig. 5 - Bilans hydriques
mensuels de la station
mobile de Plouigneau, et
bilan hydrique mensuel
moyen du poste de
Plounévez-Moëdec.
100-
+
\
Ploune'vez-Moèdec
•100
- 0
100-
100
"I I I I I I |~
i I I r
I
01
06
01
06
Mois
1979
1980
1981
Sur les 35 jours où la pluie n'a été perçue que sur un
seul des cinq points de relevés, si 5 jours correspondent
à des hauteurs de précipitations supérieures à
0,5 mm, les 30 autres correspondent à des hauteurs de
précipitations égales à 0,5 mm.
BILAN HYDRIQUE (BH)
Disposant, entre autre dans la station mobile de
Plouigneau, d'un évaporomètre Piche [2] dont les
relevés ont pu être faits tous les matins à 8 h 00, à raison
de cinq jours par semaine (samedi et dimanche
exclus), nous avons pu déterminer deux bilans hydriques
mensuels à partir de cette station, vu la faible dispersion
constatée dans les différents relevés des hauteurs
des précipitations :
— en calculant d'une part l'évapotranspiration
potentielle (ETP) journalière selon la formule de Bouchet
n° 2 [3, 4] :
ETP = a E p [ 1 + X ( tx + 3 tn ) ]
4
dans laquelle
a est un coefficient dépendant de l'abri et de l'aridité
de la région,
E p est l'évaporation Piche,
1 + X (tx + 3 tn^ e s t u n coefficient dépendant des
4 températures maximale (tx) et minimale
(tn) du jour,
Remarque : pour les mois d'octobre à mars, pour lesquels
la formule précédente n'est pas applicable, nous
avons pris pour valeur de l'ETP celle de l'évaporation
Piche.
— et en prenant d'autre part pour valeur de l'ETP,
les valeurs moyennes mensuelles statistiques de la
région (zone 1) données par M. Véron [5].
La figure 5 donne l'allure des deux bilans hydriques
mensuels ainsi obtenus, de même que celui calculé à
partir des moyennes mensuelles des précipitations des
vingt-cinq dernières années de Plounévez-Moëdec et
des valeurs moyennes mensuelles statistiques de la
région données par M. Véron.
82

Nous pouvons remarquer d'une part la même allure
générale des trois courbes et, d'autre part, pour la
durée du chantier (juillet 1979-juin 1981), l'absence de
zones transitoires à bilan hydrique faiblement positif
ou négatif.
Signalons, comme particularité, les mois de juin 1980
et mai 1981 pour lesquels les pluies abondantes ont
entraîné des bilans hydriques respectivement nul et
positif.
Les deux années intéressées se trouvent ainsi découpées
en deux périodes marquées :
— l'une à bilan hydrique négatif : mois 07-08-09 et
04-05-06 ;
— l'autre à bilan hydrique positif : mois 10 -11-12 et
01- 02 - 03.
~~I i i i i i i 1 1 i 1 1 1 1 1 1 1 r
ARRÊTS DE CHANTIER DUS
AUX INTEMPÉRIES
Ce sont environ 1 500 000 m 3 de matériaux de remblais
qui ont été mis en œuvre, dont 180 000 ont été
traités auparavant à la chaux vive (Classes RTR :
A rA 2-B 5 et B6).
0 5 10 15
Jours d'arrêt mensuels constatés
Fig. 6- Relation entre le bilan hydrique mensuel (formule Bouchet
n° 2) et le nombre de jours d'arrêt de chantier réellement
constatés.
Pour les 1 320 000 m 3 restants, 320 000 m 3 étaient
constitués de sols fins (A rA 2-B 5-B 6) et 1 000 000 m 3
de sols blocailleux ou rocheux (CpCj-Cj-Dj-D^.
Le tableau III donne, pour les périodes à bilan hydrique
négatif d'une part, et à bilan hydrique positif
d'autre part, la moyenne pour les cinq postes et stations
étudiés du nombre de jours de précipitations
supérieures ou égales aux seuils indiqués, ainsi que le
nombre de jours d'arrêt de chantier effectivement
constatés pendant les mêmes périodes. (Nota : nous
ne nous sommes intéressés qu'aux échelons de décapeuses).
TABLEAU III
Mois à bilan
hydrique négatif
07-08-09-04-05-06
Nombres de jours
où HP a été
supérieur ou égal à
1 mm 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nombres
de Jours
d'arrêt
constatés
118 88 71 57 44 35 26 19 15 13 28,5
0 5 10 15
Jours d'arrêt mensuels constatés
Fig. 7 - Relation entre le bilan hydrique mensuel (formule Véron) et
le nombre de jours d'arrêt de chantier réellement constatés.
Mois à bilan
hydrique positif
10-11-12-01-02-03
196 166 139 118 96 84 72 64 51 45 126
La relation s'exprime par la formule :
Nous pouvons remarquer que le nombre de jours
d'arrêt de chantier effectivement constatés correspond
pour les mois à bilan hydrique négatif au nombre
de jours de pluie où la hauteur des précipitations
dépasse le seuil de 6 mm, et pour les mois à bilan
hydrique positif au nombre de jours de pluie où la
hauteur des précipitations dépasse le seuil de 3 mm.
La figure 6, donne la relation existant entre le nombre
de jours d'arrêt de chantier effectivement constatés
par mois et le bilan hydrique mensuel correspondant
(à partir des HP de Plouigneau et de l'ETP Bouchet
n° 2).
Nombre de jours d'arrêt _ (BH mensuel) + 45
de chantier par mois 11
En utilisant les valeurs moyennes mensuelles statistiques
de la région (M. Véron), nous obtenons la
figure 7 et la relation suivante :
Nombre de jours d'arrêt (BH mensuel) + 60
de chantier par mois 13
83

La comparaison entre le nombre de jours d'arrêt de
chantier constatés et ceux calculés par les deux relations
précédentes figure dans le tableau IV.
TABLEAU IV
Nombres de jours d'intempéries constatés
et nombre de jours d'intempéries calculés
constatés
Nombre de jours
d'intempéries
BH + 45
11
calculés
BH + 60
13
Cela nous conduit à penser qu'au niveau du projet, il
est tout à fait fondé de s'appuyer sur les renseignements
d'une station fixe voisine ; il est en outre plus
intéressant de disposer de relevés établis sur une longue
période plutôt que d'affiner la précision géographique
par une station mobile, implantée sur le site du
chantier préalablement à celui-ci, au détriment de la
période de relevés souvent beaucoup plus réduite.
De plus, les constatations effectuées sur ce chantier
ont mis en évidence la bonne corrélation existant entre
le nombre de jours d'arrêt de chantier effectif et :
— le nombre de jours de pluie supérieure ou égale à
3 mm durant les mois à bilan hydrique positif (mois :
01-02-03-10-11 et 12),
— le nombre de jours de pluie supérieure ou égale à
6 mm durant les mois à bilan hydrique négatif (mois :
04-05-06-07-08 et 09),
Mois à bilan
hydrique négatif
Mois à bilan
hydrique positif
28,5 29 23
126 136 139
— le bilan hydrique.
Toutefois, avant d'être utilisées dans les projets, ces
valeurs demandent à être vérifiées sur d'autres chantiers
de la région.
Nous pouvons constater une bonne correspondance
entre les différentes valeurs obtenues.
CONCLUSIONS
Les observations précédentes n'ont pas montré de différences
significatives entre les cinq postes et stations
météorologiques étudiés, tant en ce qui concerne les
moyennes mensuelles des précipitations que la répartition
journalière des pluies.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] MERMET M., Météorologie et travaux publics, TFE
ENPC, mai 1980.
[2] RICHARD J.-M., Climatologie et terrassements.
RGRA, 534, sept. 1977.
[3] BROCHET P., et GERBIER N., l'évapotranspiration,
Monographie 65 de la Météorologie nationale, déc.
1975.
[4] HÉNENSAL P., Météorologie et terrassements, Rapp.
rech. LPC, 99, mai 1980.
[5] VÉRON G., Calcul des intempéries en terrassements
routiers, Doc. CETE Bordeaux, déc. 1980.
[6] GIROUY J., VÉRON G., Prévision des intempéries en
terrassements routiers, RGRA, 580, nov. 1981,
p. 79-82.
84

TERRASSEfïlEfïïS ROUTIERS
Comportement des sols supports
de chaussées à l'appareil triaxial
à chargements répétés
Jean-Louis PAUTE
Ingénieur
Laboratoire régional de Saint-Brieuc
RÉSUMÉ
L'étude des sols et des graves non traitées a
gardé longtemps un caractère empirique. L'essai
CBR est, à cet égard, considéré universellement
comme étant le seul essai permettant d'estimer
la portance d'un sol support de chaussée en
fonction de sa teneur en eau.
Cependant, son caractère empirique ne permet
ni d'améliorer les connaissances du comportement
du sol ni d'aborder l'étude rationnelle
du dimensionnement des chaussées souples.
L'essai triaxial à chargements répétés est
apparu, à de nombreux chercheurs, comme
étant l'outil qui pouvait permettre cette approche
rationnelle de l'étude du comportement des
sols et des graves à cause de la similitude qu'il
présente par rapport aux contraintes induites
par le trafic.
On présente dans cet article un appareil mis au
point dans le double but de réaliser des études
courantes et de parfaire l'amélioration des
connaissances générales. Les principales propriétés
des graves non traitées proposées ces dernières
années par les spécialistes sont rappelées et
illustrées par des résultats obtenus lors de
diverses études. On montre que le comportement
des sols observés à l'appareil triaxial à
chargements répétés nécessite l'analyse en
contraintes effectives. Les sols partiellement
saturés doivent donc être préalablement consolidés
sous succion contrôlée. On montre, enfin,
comment déformations réversibles et déformations
permanentes sont liées à l'état initial du
sol ainsi défini.
MOTS CLÉS : 22 - Sol de fondation - Granulat -
Granulométrie continue - Assise - Essai -
Triaxial • Chargement répété • Comportement -
Contrainte • Déformation • Élasticité - Plasticité.
Les méthodes utilisées actuellement pour le dimensionnement
des chaussées font appel à un modèle mathématique et
permettent ainsi d'estimer les contraintes et les déformations
dans les couches du corps de chaussée et dans le sol support.
Ces méthodes prennent également en compte le
comportement en fatigue des matériaux de chaussées.
Le programme Alizé 3 [1], actuellement utilisé en France,
est bien adapté à l'étude des structures de chaussées
comportant des matériaux d'assise rigide (graves traitées
aux liants hydrauliques, graves-bitume), c'est-à-dire aux
matériaux dont le comportement peut être considéré comme
élastique et linéaire. Dans ce cas, les contraintes supportées
par le sol de fondation de la chaussée sont relativement
faibles.
Par contre, on note des écarts importants entre les
déformations observées et celles calculées dans les structures
de chaussées souples faisant appel à des matériaux non traités
(graves non traitées). Ces désaccords sont imputés au fait
que les modules d'Young et les coefficients de Poisson des
matériaux non liés et des sols dépendent des contraintes et
qu'ils n'ont pas, de ce fait, un comportement linéaire.
La répétition des charges n'a pas non plus le même effet sur
les matériaux traités et sur les sols et matériaux non traités.
Pour les premiers, la fatigue se traduit par une diminution
de leur résistance à la rupture. Pour les seconds, la répétition
des chargements entraîne des déformations permanentes,
responsables du phénomène d'orniérage dans les chaussées
souples.
101
Bull, liaison Labo P. et Ch. - 124 - mars-avril 1983 - Réf. 2788

L'essai triaxial à chargements répétés permet
d'obtenir des relations entre les contraintes et les
déformations réversibles (comportement élastique)
ainsi qu'entre les contraintes et les déformations
permanentes (comportement plastique).
On donne dans cet article, la description d'un matériel
destiné à l'étude des graves et des sols, on rappelle
également les principales propriétés des sols observées
à l'appareil triaxial à chargements répétés.
Pour simplifier l'illustration on a négligé l'effet de la
troisième dimension.
On constate que les contraintes de cisaillement sur les
facettes de l'élément ne sont nulles que lorsque x = 0.
L'étude correcte en laboratoire nécessiterait donc
d'imaginer un dispositif de chargement permettant de
soumettre une éprouvette du matériau à étudier à un
système de contraintes normale et de cisaillement. Ce
dispositif est trop complexe à réaliser et on utilise
actuellement l'essai triaxial (fig. 2).
ANALOGIE ENTRE LE CHARGEMENT
EN PLACE ET L'ESSAI TRIAXIAL
Principe de base
Lorsqu'une roue chargée se déplace à la surface de la
chaussée, un élément du sol support, M, est soumis à
un système de contraintes variables avec la position,
JC, de la roue par rapport à la verticale en ce point
(fig. 1) :
— av et aH sont, respectivement, les contraintes
verticale et horizontale sur les facettes de l'élément;
— \ H V et xVH sont les contraintes de cisaillement :
Charge roulante
ai Fig. 2. — Principe de l'essai triaxial à
chargements répétés.
La contrainte principale minimale CT3 est obtenue par
la pression du fluide de la chambre de la cellule
triaxiale. La contrainte principale maximale c 1
est la
somme de la pression du fluide de la chambre et de la
contrainte de chargement axiale. L'appareil triaxial ne
permet d'exercer que des contraintes de pression.
On peut reporter l'état des contraintes appliquées à
l'éprouvette triaxiale dans le plan p, q (fig. 3) avec :
Chaussée
p = l - (o-j + 2a3) (1)
Sol support
contrainte moyenne de compression,
q = a t — a 3 (2)
déviateur des contraintes.
t k Contraintes
\ i
Fig. 1. — Contraintes induites par une charge roulante
102

Du fait du mode habituel de conception des cellules
triaxiales, seule, une partie du plan p, q peut être
accessible, c'est la zone non hachurée de la figure 3.
Les essais en compression sont ceux qui se pratiquent
couramment; on applique un effort de compression F
aux extrémités de l'éprouvette, qui est elle-même
soumise à une pression uniforme sur toutes ses faces,
°"3;
F
a!-a,=-,
S étant la section droite de l'éprouvette :
Les essais en extension nécessitent un aménagement
spécial de la liaison de l'axe de compression sur le
plateau supérieur de manière à exercer un effort
d'extension et :
Seuls certains dispositifs de recherche sont équipés
pour pouvoir réaliser des essais en extension.
Contraintes appliquées à l'éprouvette.
Chemin de contraintes
F
déviateur q, on se déplace de A vers B sur une droite
de pente 1/3 :
P =

— un système d'acquisition de données (forces,
pression, mesure de déformation, nombre de cycles).
Le dispositif expérimental réalisé pour l'étude du
comportement des sols et des graves non traitées sous
chargements répétés comprend deux appareils
triaxiaux :
— l'un destiné à la réalisation des essais à contrainte
latérale constante (CLC),
— l'autre destiné à la réalisation des essais à
contrainte latérale variable (CLV).
L'analyse des relations contraintes-déformations
obtenues avec chacun des deux dispositifs permet la
généralisation des relations contraintes-déformations.
Les dispositifs d'application des contraintes sont
entièrement pneumatiques, tant pour ce qui concerne
la pression interne de la cellule que pour l'application
de l'effort dé compression axiale.
Cellule triaxiale
Les cellules triaxiales (fig. 6 et 7) ont été conçues pour
des éprouvettes de 160 mm de diamètre et de 320 mm
de hauteur. Ces dimensions ont été retenues car on
dispose d'un appareillage conçu pour le compactage
d'éprouvettes de graves traitées aux liants hydrauliques
par vibrocompression permettant le contrôle de
la masse volumique apparente et assurant l'homogénéité
de celle-ci. L'appareil réalise le compactage dans
un étui en polychlorure de vynile (PVC) fendu suivant
une génératrice. Le transport de l'éprouvette est
réalisé dans l'étui. Celui-ci est extrait lors du montage
de l'éprouvette sur l'embase de la cellule. Dans les cas
difficiles, l'éprouvette est congelée après compactage.
Dans les autres cas, les éprouvettes de graves non
traitées, compactées, à des teneurs en eau proches de
l'optimum Proctor modifié, et les éprouvettes de sol
légèrement cohérent présentent une stabilité suffisante
pour permettre le montage complet de la cellule.
Les dispositions retenues permettent :
— le contrôle du drainage aux extrémités de
l'éprouvette;
— la mesure de l'effort de compression à l'aide d'un
capteur de force placé sur l'embase supérieure;
— la mesure de la pression interne de la cellule à
l'aide d'un capteur de pression;
— la mesure de la déformation axiale de l'éprouvette
à l'aide de trois capteurs de déplacements placés à
120°, indiquant les déformations sur le tiers central
(base de mesure initiale de 120 mm);
— la mesure de la déformation axiale de l'éprouvette
à l'aide de trois capteurs de déplacements placés à
120°, indiquant les variations du rayon de l'éprouvette
à sa partie centrale.
Le fluide interne de la cellule est de l'air comprimé, la
valeur maximale de la pression est de l'ordre de
0,5 MPa.
Bâti de chargement
La cellule triaxiale est placée sur un bâti (fig. 6) dont
le portique pivotant permet aisément le relèvement de
la cloche de la cellule. Le portique comprend dans son
axe un vérin pneumatique interchangeable et adapté à
l'effort maximal à délivrer. L'effort de compression
maximal est de 1 400 daN soit un déviateur maximal
possible qmm de l'ordre de 0,7 MPa.
Dispositif de pilotage des chargements répétés
L'effort de compression du vérin pneumatique et la
pression interne de la cellule sont réglés à leur valeur
maximale, à l'aide de détendeurs de précision. Des
1 — Éprouvette
2 — Membrane
3 — Pierre poreuse
4 — Embase supérieure
5 — Embase inférieure
6 — Capteur de force
7 — Dispositif des mesures de
déformations axiales
8 - Dispositif des mesures de
déformations radiales
9 — Tige de chargement
10 - Plateau supérieure de la
cellule
11 — Cellule plexiglas
12 - Guidage par roulement à billes
13 — Capteur de pression
Fig. 6. — Cellule triaxiale et bâti de chargement.
Fig. 7. — Schéma de la cellule triaxiale.
104

À
vannes à commande pneumatique mettent alternativement
les circuits « cellule » et « vérin » en relation soit
avec la pression atmosphérique, soit avec les circuits
dont la pression est calibrée comme indiqué plus haut.
Chaque ensemble pneumatique est piloté par un
couple de deux temporisations permettant de régler la
durée du cycle et la durée de repos entre deux
chargements, dans la gamme des fréquences 0,2-2 Hz.
Dispositions spéciales
concernant l'essai à contrainte latérale variable
Lorsqu'on désire réaliser un essai CLV dont le
rapport :
q/p = 3(ox - o3)/(°i + 2a3) (4)
reste constant pendant la durée du chargement, il est
nécessaire que le rapport : effort de compression
axiale/pression interne dans la cellule le demeure.
Du fait de la compressibilité de l'air, cette condition
est difficilement réalisable avec un vérin pneumatique
dont le volume est faible comparé au volume interne
de la cellule triaxiale. Il est donc nécessaire
d'augmenter le volume de détente du vérin de
compression axiale à l'aide d'un réservoir monté en
parallèle. La figure 8 montre l'enregistrement de
l'effort de compression en fonction de la pression
interne de la cellule. Dans la pratique, l'ajustement de
ces deux paramètres nécessite l'utilisation de
fréquences basses (0,2 Hz).
q (kPa) ,,
200.
équipée de :
— un choix de base standard,
— une carte voltmètre numérique,
— une carte multiplexeur analogique (20 voies),
— une carte digitale (16 bits),
— deux cartes compteurs,
— une carte relais de puissance.
Tous ces périphériques sont reliés entre eux à partir du
contrôleur par un bus d'interface aux normes
IEE 488.
Pour chaque cycle de chargement, il permet
d'enregistrer :
t 0 > 1 s
ti >0,2 s
Forme des signaux.
Chemin de contraintes réel
d'un essai CLV.
Fig. 8. — Forme et caractéristique des signaux de chargement.
L'essai triaxial à contrainte latérale constante (CLC)
est réalisé à des fréquences de chargement plus élevées
(0,5 à 1 Hz).
Dispositif d'acquisition de données
Il comprend (fig. 9) :
• un contrôleur HP 85 (avec imprimante interne et
lecteur de cartouche),
• un lecteur/enregistreur de disques souples de 5
pouces,
• une unité d'acquisition de données HP 3497 A
— les valeurs minimale et maximale de l'effort de
compression axiale,
— les valeurs minimale et maximale de l'étreinte
latérale (pression interne de la cellule),
— la déformation réversible et la déformation
permanente axiale,
— la déformation réversible et la déformation
permanente radiale,
— le rang du cycle considéré.
DÉFORMATIONS RÉVERSIBLES
ET DÉFORMATIONS PERMANENTES
Lorsqu'on applique un chargement cyclique à
l'éprouvette, on observe des variations de sa hauteur
et de son diamètre. La figure 10 montre ce qu'il en est
pour la variation de hauteur. La figure 10 a) montre,
par exemple, qu'au énième chargement, il se produit
une déformation totale Ah„ mais on ne récupère au
déchargement qu'une partie Ahr.
105

BF
iq (kPa)
! °3 Ah,
do
Ahp
Ahr
Fig. 10. — Déformations de l'éprouvette lors d'un chargement
cyclique.
Ah r
est considérée comme la déformation réversible ou
« élastique » du matériau.
La différence Ah,(N) — Ah r
= Ahp(N) est la déformation
permanente ou « plastique » induite au énième
chargement. En fait, on prendra en compte la
déformation permanente totale Ah p
induite depuis le
premier chargement. On peut faire les mêmes
constatations pour la déformation radiale.
Si h 0
et r 0
sont respectivement la hauteur initiale de
l'éprouvette et son rayon initial; Ah p
et Ar p
sont les
déformations permanentes totales au énième
chargement; Ah r
et Ar r
sont les déformations
réversibles; on définit ainsi les déformations relatives
du matériau :
Déformations permanentes au énième chargement :
axiale
— radiale
fc
3 —
Ahp
K
(5)
(6)
Fig. 11. — Courbes effort-déformations obtenues lors d'un essai CLV sur
une arène granitique (w et YJOPN)'
pour a, = 40kPa et q = 80 kPa (cycliques).
non linéaire. L'illustration en est donnée par la
figure 11. On note :
1. La rigidification du sol lorsque les contraintes
augmentent.
2. L'absence d'élasticité, la courbe de décharge étant
située sous la courbe de chargement. L'aire comprise
entre les deux courbes représente l'énergie dissipée au
cours d'un cycle charge-décharge.
3. Le développement des déformations permanentes
avec l'augmentation du nombre de cycles de
chargements. Celles-ci sont plus importantes pour les
premiers cycles et diminuent d'ampleur par la suite.
Les travaux entrepris depuis une vingtaine d'années
par divers organismes de recherche permettent de
fixer les différents modes de comportement des sols et
des graves non traitées.
Déformations réversibles au énième chargement :
— axiale £
radiale
Ah r
h 0
- Ahp(N - 1)
àr r
r 0
- Arp(N - 1)
LOIS DE COMPORTEMENT DES SOLS
ET DES GRAVES NON TRAITÉES
(7)
(8)
Dans la suite du texte le terme sol sera utilisé pour
traiter des matériaux contenant une forte proportion
d'éléments fins, plus ou moins argileux (sols A l
à A 4,
B 5, B 6, Cj selon la classification de la RTR [2]); le
terme graves non traitées sera utilisé pour les
matériaux correspondant à cette appellation suivant
la recommandation [3], on peut englober sous cette
appellation, du point de vue des lois de comportement,
les sols qui par leur nature se rapprochent des
graves non traitées (sols B t à B 4 dont la teneur en
fines est faible, 5 à 7 %).
Déformations réversibles
A l'inverse des matériaux de chaussées traités (aux
liants hydrauliques) les sols et les graves non traitées
sont des matériaux à comportement non élastique et
Cas des graves non traitées
C'est principalement pour ces matériaux que les
connaissances ont été les plus importantes ces
106

À
dernières années. Comme il s'agit de matériaux
perméables (ceux dont la teneur en fines n'excède pas
5 à 7 %), en opérant à drainage ouvert, on réalise des
essais drainés sur des éprouvettes compactées à sec ou
à la teneur en eau OPM. On détermine ainsi des
relations entre les contraintes effectives et les
déformations. Ce sont les essais à contrainte latérale
constante (CLC) qui ont été généralement réalisés
dans un premier temps. La figure 4 montre le chemin
de contraintes d'un .tel essai. Lors de la mise en
pression de la cellule, on se déplace de O vers A
(p = a3), mais on néglige généralement les
déformations qui se produisent lors de l'application de
o"3. L'essai de chargements répétés réside essentiellement
dans l'application du déviateur. C'est pendant la
répétition AB, BA, AB,..., que sont mesurées les
déformations de l'éprouvette.
Lorsqu'on réalise des essais à contrainte latérale
variable (fig. 4) on décrit le chemin de contraintes OB,
BO, OB,... Les relations (9) et (10) sont alors
inappropriées. Il serait alors nécessaire, pour
interpréter l'essai, d'avoir recours à la loi de Hooke
généralisée :
2vra r 3]
1
G", = [a 3(l - r
~Mr
vr) - vra^l
(12)
Plusieurs auteurs, dont Boyce [6] et Brown et Pappin
[7], ont proposé de représenter le comportement du
matériau par le module de compressibilité, K, et par le
module de cisaillement, G :
Il est alors possible de définir un module réversible,
Mr, et un coefficient de Poisson, vr :
K = P_
(13)
Mr = qr
(9)
3«£
avec s r v
= £i + 2e3, déformation volumique,
avec qr =
vr = —
(10)
Divers auteurs ont montré que le module réversible
Mr est lié au premier invariant des contraintes
9 = o - ! + CT2 + CT 3 ( o u 0 = o _ 1 + 2a 3 pour l'essai
triaxial) par une expression de la forme :
Mr = A.%" (11)
A et n étant des paramètres caractéristiques du
matériau, mais liés également au chemin de
contraintes suivi.
Allen et Thompson [4] ont montré que le coefficient
de Poisson était lié au rapport des contraintes
principales par une expression du troisième degré. La
figure 12 illustre ces relations et montre que vr dépend
également de l'étreinte latérale a 3 [5].
Il n'est pas rare d'observer des valeurs du coefficient
de Poisson supérieures à 0,5. Cela s'explique par le
développement du phénomène de dilatance lors des
cycles de chargement, phénomène dû aux variations
de l'indice des vides [5].
2
et s r q
= - (e\ — s r 3), déformation de cisaillement.
Brown et Pappin [7] ont proposé des relations
généralisées, applicables à des chemins de contraintes
quelconques, pour exprimer les relations entre les
contraintes et les déformations.
— Déformations volumiques
- (k _
KP
i - w ! (14)
k, ex, ß et 5 étant des paramètres représentatifs du
matériau. Le principe de superposition s'applique
pour cette relation.
Si l'on se reporte à la
figure 13, on obtient,
par exemple, l'égalité :
jftOB) = «ftOA) + s r v(AB)
Fig. 13.
Mr (MPa)
1 000
[—
Grave moyenne (1 )
500
— i
Grave moyenne
Fig. 12. — Essai CLC sur grave non
traitée. Module réversible et coefficient
de Poisson [5].
Mr = 2,99 0°' 7 6
Ir = O SRI 2 1
k
À
A
0,5
o3 (kPa)
100
1 r i S"
'S
50
4
d (kF
4 5 6 7 8 9 1 0 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 aja.
107

200 300 400 500 P
Contrainte normale moyenne (kPa)
0 100 200 300 400 500 P
Contrainte normale moyenne (kPa)
Fig. 14. — Courbes d'iso-déformations volumiques (10 ). Grave non
4
traitée d'origine alluvionnaire. t' v
1.5 x 10'
Fig. 15. — Courbes d'iso-déformations de cisaillement normalisées
0,00064 g
(10 ). Grave non traitée 4 d'origine alluvionnaire. E„ :
180,4 + p
T = 1,44.
La figure 14 montre les courbes d'iso-déformations
volumiques obtenues en exploitant des essais sur grave
non traitée en application de la relation (14) et du
principe de superposition. A également été reportée
sur la figure 14, l'enveloppe de rupture du matériau
(qf = 1,923/jy + 31,57; pf étant la contrainte normale
moyenne à la rupture et qf le déviateur de rupture).
— Déformations de cisaillement
Brown et Pappin [7] ont montré que le principe de
superposition ne s'appliquait pas aux déformations de
cisaillement, z'q, mais qu'on pouvait l'appliquer à la
déformation de cisaillement normalisée, e„. Celle-ci est
liée aux contraintes par la relation suivante :
e„ = m.q
n + p
(15)
m et n étant des paramètres caractéristiques du
matériau.
Si l'on se reporte à la figure 13, on aura par exemple :
e„(OB) = e„(OA) + e„(AB)
Déformation de cisaillement réelle et déformation de
cisaillement normalisée sont liées par l'expression
suivante :
eq = e,
2\0,5 (Y-l)
(pf + qì)
(16)
pr et qr étant les composantes cycliques des contraintes
appliquées et pm la moyenne de la contrainte p
La figure 15 illustre la relation (15) pour une grave
non traitée d'origine alluvionnaire.
Les relations (14), (15) et (16) permettent de décrire les
relations contraintes déformations réversibles pour un
chemin de contraintes quelconque; leur forme
généralisée constitue un outil précieux pour les calculs
de structure.
Il convient, enfin, de signaler que les déformations
réversibles sur les graves sont relativement constantes,
pour un chargement monotone, en fonction du
nombre de chargements et qu'elles sont également
indépendantes de la fréquence de chargements [8].
Pour conclure sur le comportement réversible des
graves non traitées, il convient de mentionner les
hypothèses de Boyce [6] pour un modèle K — G qui
propose les relations suivantes :
avec p = (1 -
1
1
«)*i/6(?i
1 (17)
(18)
L'expression (17) est identique à l'expression (14)
proposée par Brown (avec S = 2). Les déformations
de cisaillement diffèrent suivant les deux auteurs.
On notera que les expressions (17) et (18) vérifient le
théorème de réciprocité applicable en élasticité linéaire
ou non linéaire :
Pm = ~ (/>max + A») 1 Y est un paramètre caractéristique
du matériau.
dt'v = dz r q
dq
dp
(19)
108

À
Boyce, enfin, propose les hypothèses suivantes pour
expliquer le comportement non linéaire des graves
non traitées. La déformation d'un matériau granulaire
fait intervenir principalement trois phénomènes :
1. la déformation des particules aux points de
contact,
2. le glissement (et le basculement) des particules aux
points de contact,
3. l'attrition des particules aux points de contact.
Il est évident que le point 3 contribue aux
déformations permanentes et irréversibles et peut
donc de ce fait être éliminé. Le glissement est
également irréversible puisqu'une part d'énergie est
dissipée par frottement. Boyce montre qu'en
appliquant la théorie de Hertz et Goodier à un
assemblage de sphères, le comportement du modèle
est élastique et non linéaire, ainsi que l'a mentionné
Biarez [18].
Cas des sols
Les sols comportant une' forte proportion d'éléments
fins plus ou moins argileux ont un comportement
étroitement lié à leur teneur en eau ainsi qu'à la valeur
de la pression du fluide interstitiel. Leur comportement
dépend donc des conditions d'environnement.
Les moyens à mettre en œuvre pour l'appréhender
sont plus complexes que pour les graves non traitées,
car il est nécessaire de contrôler la pression
interstitielle.
Le comportement des sols est en relation directe avec
la valeur des contraintes intergranulaires normales
effectives, CT'. Pour les sols partiellement saturés
Bishop [9] a proposé l'équation générale suivante :
a' = a - ua + %(ua - ue) (20)
lllllllllll
~ T
r
Chaussée
I 1^ an S o 1 su PPort
Nappe phréatique
Fig. 16. — Contraintes dans le sol support de chaussée.
Ces expressions proposées vers 1960 n'ont reçu que
peu d'applications à cause des difficultés de mesure
de la pression du gaz interstitiel. Sous une forme
simplifiée, ces expressions permettent toutefois
d'évaluer la pression de consolidation p'0 du sol en
place (fig. 16).
On considère un élément de sol situé à la profondeur h
comptée à partir de la plate-forme de la chaussée et
soumis, d'une part, à la charge apportée par le poids
de la chaussée, qc, et, d'autre part, à la succion due au
niveau de la nappe dont la profondeur est z.
La contrainte totale verticale, CTz, à la profondeur/?
est :
°z = ic + y- h
avec y poids spécifique du sol.
On fait l'hypothèse que ua = 0 (l'air dans le sol est à
la pression atmosphérique).
avec a, contrainte normale totale,
ua, pression du gaz interstitiel,
ue, pression de l'eau interstitielle,
X, coefficient dépendant du sol et du degré de
saturation Sr (% = 1 pour Sr = 100 %).
Si le sol est saturé, la pression de l'eau ue
profondeur h est :
ue = - ye(z - h),
avec je poids spécifique de l'eau.
à la
Lorsque la pression du gaz interstitiel demeure
constante et égale à la pression atmosphérique,
Croney et Coleman [9] ont montré que la pression de
l'eau interstitielle ue produite par l'application d'une
contrainte totale isotrope p, lors d'un essai à teneur en
eau constante, est donnée par la relation :
ue = - s + a.p (21)
s, succion initiale du sol,
a, facteur de compressibili té.
Lors d'un chargement à teneur en eau constante, avec
variation de la contrainte principale minimale Aa 3 et
variation du déviateur A(

éversible et le rapport du déviateur appliqué, q, à la
pression de consolidation initiale du sol p'0 —
[12, 13] -.
Motan [11] a réalisé des essais de compression répétés,
non drainés sur sols partiellement saturés avec mesure
de la succion initiale de l'éprouvette à l'aide de
psychromètres placés sur les embases de la cellule
triaxiale. Les essais ont été réalisés pour une seule
valeur du déviateur cyclique et avec étreinte latérale
nulle (fig. 17).
_ 300
S.
I 200
100
50
40
30
20
Keuper Marl (earlier tests)
/ Drammen - Clay
A
A >^
j-3
•
A \ .
•
A
A A
I I I
A — P'„ • u =40 kPa
• W — 1 9 %
•
•
10
0.3 0.4 0.5 1 2 3 4 5
q/pb
Fig. 18. — Relation entre Mr et q rlp' 0 ^our une marne du Keuper [12].
500
1
-Hflriïii
/h/lnil
\iv iyo i 1 1
o Mr • OL r N = 150
+ Mr pour N = 1,5.10 s -
300
Matrix suction, \[im (kPa x 10" 2 )
200
Fig. 17. — Relation entre le module réversible et la succion pour o-3 = 0,

À
Cas des graves non
traitées
Lors des chargements répétés, réalisés à drainage
ouvert, la déformation permanente axiale, s{, évolue
sensiblement suivant une loi de type « puissance » :
e{ = A.N B (24)
avec A et B paramètres expérimentaux,
N nombre de chargements.
Un meilleur ajustement des résultats expérimentaux a
cependant été observé à partir de la relation que nous
avons proposée [14] :
EÇ = ef(100 + A(N - lOOf (25)
La relation (24) ne conduit pas toujours à de bons
ajustements, même si les coefficients de corrélation
sont élevés, on a tendance souvent à majorer la
déformation pour N grand. Il est par ailleurs délicat,
dans la vie d'une chaussée, de discerner l'état initial du
fait des opérations de mise en œuvre et de compactage
qui sont génératrices également de déformations
permanentes. La figure 21 illustre la relation (25).
Fig. 22. — Grave non traitée. Évolution de la déformation permanente
axiale relative entre 10 2 et 10 5 chargements [14].
La figure 22 obtenue sur une grave non traitée 0/20 et
sur une arène granitique illustre cette relation. Elle
met en évidence également un rapport q/qf limite
correspondant à l'apparition de déformations
permanentes importantes.
50
Laboratoire régional
de Saint-Brieuc
Brown et Hyde [16] ont montré l'existence d'une
similitude de comportement du point de vue de la
déformation axiale entre les essais triaxiaux à
chargements répétés CLC et CLV, à mêmes
contraintes moyenne pm, qm et même déviateur
cyclique qr.
30
La figure 23 montre que cette relation se vérifie
également sur un sol relativement perméable [14].
E 20
10
40
e? = 14,50 + 3880- (N - 100) 2 No
122 160 200
Nbre cycles (10 )
3
Grave 0/15 F4 A-61
Essai CLC
03 mini 03 maxi q mini q maxi
* 2-131-1 0 100 5 350
100
Fig. 23. — Arène granitique.
Comparaison
entre les déformations
permanentes axiales
obtenues lors d'essais
CLC et CLV à mêmes
niveaux de contraintes
(p m q m q,) [14].
Fig. 21. — Grave non traitée.
Evolution de la déformation permanente axiale.
Lentz et Baladi [15] ont montré qu'il existait une
relation entre la déformation permanente axiale,
obtenue pour un nombre de chargements fixés à
l'avance et la déformation axiale obtenue au triaxial
statique :
Q _ £ i/ £ 95 (26)
qf u + vz p Jz95
avec e95, déformation axiale mesurée à l'essai triaxial
statique à 95 % du déviateur de rupture
sous la même étreinte latérale;
qf, déviateur de rupture à l'essai triaxial statique
sous la même étreinte latérale;
q, déviateur appliqué;
M et t;, paramètres expérimentaux.
Si la déformation permanente axiale, eÇ, est
convenablement décrite, en fonction du chemin de
contraintes, et des contraintes appliquées, il n'existe
pas encore de tentatives satisfaisantes pour décrire la
déformation permanente radiale E§ ni la déformation
volumique e p . La figure 24 montre que pour les graves
non traitées, le phénomène de dilatance est mis en
évidence également pour les déformations permanentes.
Cas des sols
Pendant une longue période, la réalisation et
l'interprétation des essais triaxiaux à chargements
111

6f,e?.e v
p
(lO-
4
)
Fig. 24. — Grave non traitée alluvionnaire.
Déformations permanentes lors d'un
essai CLC pour /V = 10'.
Les essais triaxiaux à chargements répétés ont été
réalisés à drainage ouvert, la formule Ft a été
effectuée après conditionnement initial des éprouvettes,
la formule F10 sans conditionnement. La
déformation permanente prise en compte dans les
deux cas a pour valeur :
Si — — e' 1(100)
et N = 10 5
répétés est restée très empirique. Pour notre part, en
premier lieu, nous avons adopté un processus
opératoire mis au point par le TRB[17] pour la
détermination des caractéristiques réversibles. Il était
recommandé en particulier de soumettre l'éprouvette
à un conditionnement initial, c'est-à-dire une série de
chargements répétés d'étreinte latérale et de déviateurs
variables, en nombre restreint. Ce conditionnement
était conseillé, pour parfaire le compactage de
l'éprouvette et limiter les déformations permanentes
initiales, puisque l'on s'intéresse surtout à leur
évolution.
En réalité, cette procédure, ne reposant pas sur des
notions claires, conduisait à des résultats souvent
difficilement exploitables. On ne contrôle pas
parfaitement la teneur en eau de compactage; les
conditions de drainage étant mal définies, on ne peut
qu'exploiter l'essai à partir des contraintes totales
appliquées.
La figure 25 montre l'influence du conditionnement
initial sur une grave limoneuse contenant 25 % de
fines, compactées à une teneur en eau de 7,5 %
( OPN = 8,5 %) et à une densité sèche de 2,11. Le
W
déviateur de rupture, q f
, est calculé à partir des
résultats d'un essai triaxial statique consolidé drainé.
Les essais sont souvent dispersés du fait que la déformation
enregistrée est la somme des déformations
dues au déviateur cyclique appliqué, des déformations
volumiques dues à la détente après conditionnement,
au gonflement du sol (ou à son tassement) sous
l'action de l'étreinte latérale et à l'absorption d'eau
suivant la teneur en eau initiale. La figure 26 illustre
bien ce phénomène. En fin d'essai, la teneur en eau de
l'éprouvette était respectivement de 8,8 %, 7,0 % et
6,9 % pour q = 20, 40 et 60 kPa.
e? (10'"
Fig. 26. — Grave limoneuse (w = 6,3 %, y d = 2,10). Déformation
permanente axiale suivant le nombre de chargements pour a3 = 20 kPa.
Influence du gonflement du sol aux faibles teneurs en eau. Essais à
drainage ouvert après conditionnement initial.
Procédure d'essai proposée
Il apparaît qu'il est nécessaire, autant que faire se
peut, de conduire l'essai et de l'interpréter à partir des
contraintes effectives. Comme on s'intéresse au
comportement des sols partiellement saturés, il a été
d'abord nécessaire de modifier la cellule triaxiale de la
façon suivante :
IL"
1,5-.
0,5
' /F,
/
— des pierres poreuses en porcelaine à pores très fins
ont été scellées sur les embases afin de pouvoir
appliquer à l'éprouvette une succion;
— un dispositif permet de contrôler la succion
appliquée et de mesurer en continu les échanges d'eau
avec l'éprouvette;
— les embases sont également munies d'un orifice
relié à l'extérieur de façon à ce que la pression de l'air
interstitiel soit égale à la pression atmosphérique;
— un capteur de pression interstitielle est placé à mihauteur
de l'éprouvette.
Le processus opératoire comprend les phases
suivantes :
1. Confection de l'éprouvette à une teneur en eau et à
une densité correspondant à l'état en place.
0,5 q/qf
Fig. 25. — Grave limoneuse (w=7,5%, 2,11). Influence du
conditionnement initial des éprouvettes. F, . épiouvettes conditionnées,
' = ef(io') — efoocn. F10 éprouvettes non conditionnées.
2. Consolidation de l'éprouvette dans la cellule
triaxiale sous une succion (ou une gamme de succion)
correspondant aux conditions de l'environnement et
112

sous une étreinte latérale a 3 correspondant aux
contraintes dues au poids du sol en place.
3. L'essai triaxial à chargements répétés peut être
conduit :
— soit à drainage fermé si l'on s'intéresse aux seuls
déformations réversibles,
— soit à drainage ouvert si l'on s'intéresse aux
déformations permanentes.
dimensionnement des chaussées peut être déterminé à
l'appareil triaxial.
Les déformations réversibles et les déformations
permanentes dépendent des contraintes appliquées,
mais aussi du chemin de contraintes. Si l'on veut
estimer au mieux le comportement des matériaux, il
est nécessaire de se rapprocher du chemin de
contraintes induit par le trafic dans les couches de
chaussées et dans le sol support.
C'est dans ce cas que l'essai triaxial à chargements
répétés et à contrainte latérale variable en phase avec
le déviateur (CLV) est le plus adapté.
L'essai triaxial à chargements répétés à contrainte
latérale constante (CLC) ne présente d'intérêt que
dans la mesure où l'on met en évidence la
correspondance entre les deux types d'essais.
0,5 q/q f
Fig. 27. — Grave limoneuse. Déformation permanente pour N=
chargements, o3 = 20kPa, q cyclique = 20kPa
et 10 < s < 100 cm d'eau.
10 s
Les lois de comportement des graves non traitées
établies ces dernières années donnent des relations
entre les contraintes effectives et les déformations.
Pour les déformations réversibles, il est possible de
définir le comportement du matériau par le module de
compressibilité K et par le module de cisaillement G
qui dépendent l'un et l'autre des contraintes
appliquées (p et q).
Un tel processus opératoire permet une interprétation
rationnelle de l'essai. Sa mise au point fait
actuellement l'objet d'une thèse préparée au
Laboratoire régional de Saint-Brieuc par
M. Hernandez.
L'introduction de la notion de contraintes effectives
dans la conduite et l'interprétation de l'essai permet
de mieux comprendre le comportement des sols.
Ainsi, sur la figure 27, on compare la déformation
permanente e? à N = 10 chargements, à la
5
déformation e95, obtenue à l'essai triaxial statique
consolidé-drainé, à 95 % du déviateur de rupture,
après avoir consolidé l'éprouvette sous une seule
valeur de l'étreinte latérale (a3 = 20 kPa,, mais sous
différents niveaux de succion (10 < 5 < 100 cm
d'eau). Le déviateur appliqué à l'éprouvette est dans
tous les cas q = 20 kPa et l'essai est réalisé à drainage
ouvert.
En fin de consolidation, la pression de consolidation
p'0 a été calculée en application de la formule (20) avec
pa = 0 et Ue = - s.
La pression de consolidation p'0 permet le calcul du
déviateur de rupture qf.
Cet essai montre l'influe ,e de la pression de l'eau
interstitielle, principalement de la succion et de
l'intérêt qu'il y a à prendre en considération les
pressions effectives.
CONCLUSIONS
Le comportement des sols et des graves non traitées
dont la connaissance est nécessaire pour le
La déformation permanente axiale,
deux termes :
efw = efooo) + AN - 100)*
est la somme de
Le premier, et le plus important, est difficilement
reliable à « la vie » d'une chaussée. Le second, permet
d'évaluer l'évolution des déformations permanentes
en fonction du trafic. Lentz et Baladi [15] ont montré
qu'il était possible de relier les déformations
permanentes axiales à la déformation observée au
triaxial statique près de la rupture.
Les lois de comportement des sols (sols fins siège des
pressions interstitielles) sont plus délicates à obtenir.
L'analyse en contraintes totales, faite en ne prenant en
compte que la teneur en eau du sol (et sa densité),
conduit à des résultats très empiriques et dispersés.
L'introduction de la notion de contraintes effectives, y
compris pour les sols partiellement saturés, conduit à
une meilleure interprétation.
Le module réversible Mr apparaît alors comme
dépendant du déviateur cyclique apporté qr et de la
pression de consolidation du sol p'0 :
K
Mr = -———-
(qjpo)"
Les déformations permanentes dépendent aussi de la
pression de consolidation du sol p'Q. Il semble qu'une
relation généralisée de type Lentz-Baladi soit
également possible dans ce cas. Le comportement des
sols apparaît comme lié aux contraintes extérieures et
à la valeur de la succion qu'ils subissent par leur
environnement.
113

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] AUTRET P., BAUCHERON de BOISSOUDY A. et MARCHAND
J.-P., Pratique d'Alizée 3, V e Conf. inter., Structural
Design of asphalt pavements, Delft, 1982.
[2] SETRA-LCPC, Recommandation pour les terrassements
routiers, janv. 1976.
[3] SETRA-LCPC, Recommandation pour la réalisation des
assises de chaussées en graves non traitées, mai 1974.
[4] ALLEN et THOMPSON, Resilient réponse of Granular
Material Subjected to time dependant lateral stresses,
TRR record 510, 1974.
[5] MARTINEZ, Contribution au dimensionnement des
chaussées souples, comportement des matériaux et
méthodes de calcul, Rapp. de thèse de Docteur
Ingénieur, INSA Rennes, 1980.
[6] BOYCE, A non linear model for the elastic behaviour of
granular materials under repeated loading, International
symposium on Soils under Cyclic and Transient
loading, Swansea, 1980.
[7] PAPPIN et BROWN, Resilient stress-strain behaviour of a
crushed stone, International symposium on Soils under
Cyclic and Transient loading, Swansea, 1980.
[8] KALCHEFF et HICKS, A test procedure for determining
the Resilient properties of granular materials, J. of
Testing Evaluation, vol. 1, 6, 1973.
[9] Divers auteurs, Conf. Pore pressure and Suction in
Soils, organisée par BNS of ISSMFE, Butterworths
éditeur, Londres, 1960.
[10] EDRIS et LYTTON, Dynamic properties of fine grained
Soils, CR congr. inter, de mécanique des sols, Tokyo,
1977.
[11] EYUP SABRI MOTAN, Influence of Soil Suction on the
behaviour of unsaturated Soils under repetitive loads,
Thèse de docteur en philosophie, Université du
Wisconsin, Madison, 1981.
[12] HYDE, Repeated load triaxial testing of soils, Ph D
thesis, Université de Nottingham, 1974.
[13] BROWN, The characteristics of cohesive soils for flexible
pavement design, CR Conf. européenne de mécanique
des sols et de fondations, 1979.
[14] PAUTE et MARTINEZ, Structural finite element design of
unbound material pavements from cyclic loading triaxial
test, 5th Inter. Conf. on the Structural Design of
Asphalt pavements, Delft, 1982.
[15] LENTZ et BALADI, Simplified procedure to characterize
permanent strain in sand subjected to cyclic loading,
Inter. Symposium on Soils under Cyclic and Transient
loading, Swansea, 1980.
[16] BROWN et HYDE, Significance of cyclic confining stress in
repeated load triaxial testing of granular material, TRB
rapp., 637, 1975.
[17] Test procedure for caracterizing Dynamic Stress-strain
properties of pavement materials, TRB, Spec. Report,
162,1975.
[18] BIAREZ J., Contribution à l'étude des propriétés
mécaniques des sols et matériaux équivalents, thèse de
doctorat d'État, Grenoble, 1969.
114

À
TERRfìSSEmEfìTS
ROUTIERS
Dimensionnement des couches de forme
non traitées
Robert BICKARD
Assistant
Raymonn ZWINGELSTEIN
Tecnnicien supérieur
Section Terrassements
Laboratoire régional de Strasbourg
1. INTRODUCTION
RÉSUMÉ
La portance des plates-formes support de chaussées
dépend essentiellement de trois paramètres :
la portance du sol-support, l'épaisseur et la
nature des matériaux de la couche de forme.
Pour un sol-support et une nature de couche de
forme donnés, il est possible d'établir une
correspondance entre l'épaisseur de la couche
de forme et la portance au toit de cette couche.
L'article présente des exemples de correspondance
pour des couches de formes granulaires
non traitées dont la portance est appréciée par
le module Ev 2
de l'essai à la plaque ou par le
coefficient de rebond à la dynaplaque. Ces
correspondances permettent de comparer les
effets d'augmentation de portance produits
par différentes natures de matériaux, de déterminer
l'épaisseur de couche de forme nécessaire
pour réaliser un niveau de portance donné, ou
de définir des profondeurs de purge dans un
sol-support. Elles peuvent servir à dimensionner
une couche de forme au stade d'une reconnaissance
géotechnique à condition de pouvoir
apprécier au préalable le module Ev 2
du solsupport,
ce qui semble possible pour les sols
fins, à partir de l'essai CBR. Il est également
possible d'en déduire une appréciation quantitative
de la portance des classes de sol-support
définies dans le Catalogue des structures de
chaussées.
MOTS CLÉS : 22 - Épaisseur • Couche de
forme - Portance - Granulométrie continue -
Granulat - Sol de fondation - Matériau - Module
de déformation.
La déformabilité des plates-formes dépend de trois
paramètres : la déformabilité du sol support, l'épaisseur de
la couche de forme et la nature des matériaux de couche de
forme. La déformabilité d'un bicouche constitué par un sol
support et une couche de forme diminue en fonction de
l'augmentation d'épaisseur de couche de forme et, à partir
d'un certain seuil d'épaisseur, la déformabilité reste
sensiblement constante comme si le bicouche était devenu
un massif semi-indéfini uniquement constitué par le
matériau de la couche de forme. Une série de courbes, dans
l'article, indiquent la variation de la déformabilité de tels
bicouches — mesurée par le module Ei; 2 ou par le coefficient
dynaplaque — en fonction de l'épaisseur des couches de
forme en matériaux locaux non traités, de classes
géotechniques D 2 et D 3. Ces courbes permettent des
comparaisons sur l'effet « d'amélioration de portance »
produit par différents matériaux de couche de formé, à
épaisseur constante. Elles peuvent également servir à
déterminer l'épaisseur de couche de forme nécessaire pour
obtenir une déformabilité donnée (module Ev2 ou
coefficient dynaplaque) à condition de connaître la
caractéristique correspondante du sol support; à cet effet,
nous proposons une approche de la prévision du module
Ev2 des sols.
Les différents résultats expérimentaux indiqués dans l'article
sont utilisés pour évaluer les niveaux de module de
différents types de sol support et de plates-formes, définis
dans le Catalogue 1977 des structures types de chaussées
neuves.
115
Bull, liaison Labo P. et Ch. -124 - mars-avril 1983 - Réf. 2780

2. VARIATION DU MODULE Ev2
EN FONCTION DE L'ÉPAISSEUR
DE COUCHE DE FORME
2.1. Cas d'une couche de forme en grave
alluvionnaire du Rhin — Classe géotechnique D3
La courbe de la figure 1 indique une correspondance
entre l'épaisseur d'une couche de forme en grave du
Rhin et le module Ev2 au toit de cette couche de
forme. La courbe a été tracée à partir de 32 couples de
valeurs « épaisseur-module ».
Épaisseur de la couche de forme (m)
1,80
— qu'avec 1,60 m de couche de forme, les mesures
n'ont plus le « souvenir » du sol support, puisque le
module atteint 150 MPa, ce qui est une valeur
minimale pour un massif semi-indéfini en grave du
Rhin du type de celle décrite ci-dessus.
Elle est arrêtée à Ev2 = 200 MPa. Cette valeur est la
limite supérieure de l'intervalle des valeurs Eu2
mesurées habituellement sur des massifs semi-indéfinis
de grave du Rhin. L'amplitude de l'intervalle est liée,
d'une part à la granulometrie du matériau, d'autre
part au compactage. En ce qui concerne la granulometrie,
le fuseau de la figure 2 montre que le
matériau peut avoir un caractère soit graveleux, soit
plutôt sablonneux; ce facteur d'hétérogénéité est
encore accentué par les effets du régalage des couches
qui produit une ségrégation donnant naissance à des
plages de sable ou de galets. En ce qui concerne le
compactage, son effet sur la valeur du module Et>2 est
assez faible tant que l'énergie de compactage conduit
Et,
à des valeurs du rapport K voisins de 2 (K = —-
Evi
rapport des modules mesurés respectivement du
2 e cycle et au 1 er cycle de l'essai de plaque). Par
contre, un compactage très intense peut induire une
augmentation considérable du module Ev2 : des pistes
de chantier supportant un trafic intense d'engins
lourds peuvent présenter des modules Ev2 de 400 à
500 MPa.
Fig. 1. — Courbe «module Ev2-épaisseur ».
150 200
Ev2 sur couche de forme (MPa)
Le sol support de cette couche de forme est un limon
loessique de classe A2h; ses caractéristiques sont les
suivantes :
• limites d'Atterberg :
— wL : 29 à 35,
— Ip: 14 à 17;
• indice CBR: de l'ordre de 0,8;
• module Ev2 : de l'ordre de 3 MPa.
Le matériau de la couche de forme est la grave
alluvionnaire du Rhin de classe géotechnique D 3. Ses
caractéristiques sont les suivantes :
• granulometrie : la figure 2 représente le fuseau du
matériau;
• équivalent de sable: 50 à 75;
• essai au bleu de méthylène :
— fraction 0/0,4 mm : 0,08,
— fraction 0/0,08 mm : 0,99;
• nature minéralogique : silico-calcaire;
• Los Angeles: de l'ordre de 15 à 17.
La courbe de la figure 1 indique :
— qu'une épaisseur de 1 m de couche de forme est
nécessaire pour atteindre 50 MPa, qui est le niveau
minimal de déformabilité que doit présenter une
plate-forme de chaussée (compte tenu du module du
sol support, qui est de 3 MPa);
• mm 200 100 50 0,1 0,05
Fig. 2. — Fuseau granulométrique de la grave alluvionnaire du Rhin
de la classe géotechnique D3. Équivalent de sable (ES) 50 à 75.
2.2. Cas d'une couche de forme en grave
alluvionnaire vosgienne — Classe géotechnique D2
Dans le cas de cette couche de forme, le sol support
est une grave alluvionnaire vosgienne de classe D 2,
mais dont le comportement est celui d'un sol sensible
à l'eau. Ses caractéristiques sont les suivantes :
• granulometrie : la figure 3 représente le fuseau du
sol;
• équivalent de sable: 24 à 29;
• limites d'Atterberg :
— fraction 0/0,4 mm : wL : 41 à 46,
I„: 21 à 23;
fraction 0/0,08 mm : wL : 72 à 77,
I„: 41 à 46;
116

• essai au bleu de méthylène :
— fraction 0/0,4 mm : 3,2 g,
— fraction 0/0,08 mm : 5,4 g;
• teneur en eau : 8 à 10 %;
• module Ev2 : < 5 MPa.
Le matériau de la couche de forme est la même grave
alluvionnaire que celle du sol support et qui a subi
les transformations suivantes :
— écrêtement à 50 mm,
— lavage pour élimination des fines argileuses,
— mélange avec un sable broyé 0/3 afin d'entrer dans
le fuseau granulométrique (fig. 4).
La courbe de la figure 5 indique la variation du
module Ev2 au toit de cette couche de forme en
fonction de l'épaisseur de couche de forme. On note :
— qu'une épaisseur de 1,40 m est nécessaire pour
atteindre 50 MPa (compte tenu du module du sol
support qui est de 3 MPa),
Épaisseur de la couche de forme (m)
t
+ J.
+
— qu'à partir d'une épaisseur de 1,90 m, on atteint
130 MPa, ce qui est le niveau de module mesurable au
toit d'un massif semi-indéfini du matériau de la
couche de forme (mesuré pratiquement au moyen
d'essais de plaque effectués sur des tas de stockage du
matériau).
1,00
J •
t
+
+
3. COMPARAISON DE L'EFFET
D'AUGMENTATION DU MODULE Ev2
PRODUIT PAR DIFFÉRENTS MATÉRIAUX
DE COUCHE DE FORME
3.1. Couches de forme mixtes en graves
et sables alluvionnaires
0,50
t t
Les résultats de l'expérimentation concernent deux
couches de forme d'épaisseur uniforme 0,60 m. Dans
la suite du texte, ces deux couches de forme sont
numérotées 1 et 2. Leurs structures et les granulométries
des matériaux utilisés sont indiquées sur la
figure 6.
Les classes géotechniques de ces matériaux sont les
suivantes :
0 10 50 100 150 (MPa)
Ev2 sur couche de forme
Fig. 5. — Courbe «module £v2-épaisseur».
— Bj pour le sable 0/6,
— D 2 pour la grave 0/20,
— D 3 pour la grave 0/80.
117

A quatre emplacements pour la couche de forme n° 2
et à six emplacements pour la couche n° 1, on a
mesuré le module Ev2 du support de la couche de
forme, puis le module Ev2 sur la couche de forme. Les
couples de valeurs « Ev2 sur support-Eu2 sur couche
de forme » sont représentés sur la figure 7.
o» ó 0°.°°"
A titre comparatif, figure une courbe relative à une
couche de forme en grave du Rhin de 0,60 m
d'épaisseur. Chaque point a pour ordonnée,
l'ordonnée d'un point relatif à la couche de forme n° 1
ou n° 2, c'est-à-dire une valeur de module du support
de la couche de forme. Pour obtenir le module Ev2 sur
couche de forme indiqué en abscisse, il a été fait usage
de la courbe « Ey2-épaisseur » de la figure 1, de la
façon suivante :
0QDo° - - -1% o° °
Support de la couche de forme
1001
90 Ë
0,25 m de 0/6
GROS SABLE
Support de la couche de forme
— la valeur « module du support de couche de
forme » est portée en abscisse de la courbe de la
figure 1 ;
— on relève sur cette courbe, la valeur d'abscisse
résultant d'une augmentation d'épaisseur de 0,60 m
(en ordonnée).
1 60 I
S 50 Ë
S 40 I
c i
I °|
3
O. Ë
20 6
10¡
: mm 200 100 50
Le graphique de la figure 7 indique :
— que par rapport à la couche de forme n° 2 qui
contient du sable, la couche de forme n° 1 constituée
seulement en grave produit une augmentation
supplémentaire du module d'environ 15MPa;
l'augmentation est de 60 à 70 MPa pour la grave
du Rhin;
fui 6. — Courbes
granulomêtnques des matériaux.
700
Module Evj du support
de la couche de forme
600
Module Ev2 sur couche de forme (MPa)
118

— que pour obtenir une plate-forme à 50 MPa, avec
une couche de forme de 0,60 m d'épaisseur, il faut au
départ un support ayant déjà près de 30 MPa pour la
couche de forme n° 2, alors qu'un support de 10 MPa
suffit pour la couche de forme en grave du Rhin.
3.2. Couche de forme en roche calcaire
Les résultats concernent deux épaisseurs : 0,40 et
0,60 m d'une couche de forme en roche calcaire, de
classe géotechnique D 4, avec :
— dimension des plus gros éléments : 400 mm,
— 90 % d'éléments > 100 mm.
Pour chacune de ces deux épaisseurs de couche de
forme, on a mesuré à six emplacements le module Ev2
du support de la couche de forme, puis le module Ev2
sur la couche de forme. Les couples de valeurs « Ev2
sur support-Ei;2 sur couche de forme » sont
représentés sur la figure 8.
A titre comparatif, figurent également deux courbes
relatives à des couches de forme en grave du Rhin de
0,40 et 0,60 m d'épaisseur; ces deux courbes ont été
établies de la même façon que la courbe de la figure 7.
On note la faible augmentation de module produite
par ces matériaux par rapport à l'effet de la grave du
Rhin, et la dispersion des résultats dans le cas de la
couche de forme de 0,40 m.
4. VARIATION DU COEFFICIENT
DE RESTITUTION DYNAPLAQUE
EN FONCTION DE L'ÉPAISSEUR
DE COUCHE DE FORME EN GRAVE
ALLUVIONNAIRE DU RHIN CLASSE D,
La figure 9 donne les valeurs du coefficient de
restitution dynaplaque mesurées sur différentes
épaisseurs d'une couche de forme en grave du Rhin
(épaisseurs variant de 0 à 1,50 m). Le sol support est
un limon de classe A2h dont le coefficient de
restitution est < 20 %. Le matériau de la couche de
forme est la même grave du Rhin que celle dont les
caractéristiques ont été indiquées plus haut.
Le graphique de la figure 9 montre que le coefficient
de restitution atteint un seuil de l'ordre de 60 % pour
une épaisseur de grave de l'ordre de 1,20 m.
5. RELATION « MODULE-ÉPAISSEUR
DE COUCHE DE FORME ».
COMPARAISON DE RÉSULTATS
EXPÉRIMENTAUX ET THÉORIQUES
La courbe n" 1 de la figure 10 est la courbe
expérimentale « Ev2-épaisseur de couche de forme »
en grave du Rhin, décrite plus haut.
Les courbes n os 2, 3 et 4 sont des courbes théoriques
déterminées de la façon suivante :
— domaine de pression 0 à 200 kPa,
— plaque de 0,60 m de diamètre.
6. EVALUATION DE LA PORTANCE
DU SOL SUPPORT
En Alsace, les couches de forme sont le plus souvent
réalisées avec la grave du Rhin. A l'aide de la courbe
de la figure 1, il est possible de dimensionner la
couche de forme au stade de l'étude géotechnique si
on connaît le module Ei; 2 du sol support.
Or, la portance d'un sol n'est facilement appréciée, au
stade de l'étude, que par l'essai CBR (lequel est par
ailleurs inadapté pour les sols grenus).
1,50
k 1 1 1 1 1 1 1 1
Epaisseur de la couche de forme (m) +
+ +
+ r
+ / +
ï +
*
*
/
1,00
+
Fig. 9.
Courbe « coefficient
de restitution-épaisseur».
0,50
+
•
+
1
•* t
+
+
t
+
. + +
t
*
+
*

o so ioo 150 en grave du Rhin.
Ev2 sur couche de forme (MPa)
Pour essayer d'apprécier le module de déformation
Ev2, il a été procédé sur le sol compacté à l'énergie
Proctor normal à un chargement sur toute la surface
du moule CBR, à la pression du premier cycle de
chargement de l'essai de plaque.
La courbe de tassement enregistrée dans ce
chargement sert à calculer un module de déformation
en faisant le rapport de la pression à la variation
relative de hauteur de l'éprouvette de sol. Ce module
est minoré de 50 % pour tenir compte de l'effet de
paroi *, puis multiplié par un coefficient compris entre
1,5 et 2, ce qui est la fourchette courante des valeurs
Eu
du rapport I = —— sur des sols cohérents, bien
Ei^
compactés.
Les points du graphique de la figure 11
d'essais sur des sols A 2 et A 3.
résultent
Les courbes n° s 2 et 3 sont calculées à partir de
l'abaque d'Odemark ** avec les hypothèses suivantes :
• module du support de la couche de forme : 3 MPa,
• module de la grave du Rhin :
— 150 MPa dans le cas de la courbe n° 2,
— 300 MPa dans le cas de la courbe n° 3.
La courbe n° 4 est calculée par le programme Alizé 3
avec les hypothèses suivantes :
— module du support de la couche de forme : 3 MPa,
— module de la grave du Rhin : 300 MPa,
— coefficient de Poisson de la grave du Rhin : 0,25.
Bien que les abscisses des points des courbes n os 2, 3
et 4 correspondent à des modules « élastiques », elles
ont été positionnées sur le même axe que celui des
modules de déformation Ei; 2 de la courbe n° 1.
L'expérience montre que le sol support dont
Ev2 = 3 MPa n'a plus d'influence sur la déformabilité
d'une couche de forme en grave du Rhin, lorsque
l'épaisseur de cette couche dépasse 1,60 m (voir
paragraphe 2.1.).
Les courbes théoriques ne traduisent pas cette
constatation expérimentale.
Chaque point correspond à une teneur en eau pour
laquelle il a été fait un essai CBR et un essai de
chargement décrit ci-dessus. Le coefficient multiplicateur
a été pris égal à 1,7.
Sur le même graphique figure la courbe d'équation
E = 65 CBR 0 6 5 citée par Jeuffroy [1] : la similitude
de cette courbe avec le nuage de points incite à utiliser
la relation citée par Jeuffroy pour évaluer le module
Ei; 2 lorsque le CBR est significatif.
* Ce pourcentage ressort d'essais effectués sur des
épaisseurs variables de matériaux dans le moule CBR.
** Abaque reproduit dans le Bull, liaison Labo. routiers P.
et Ch. Spécial B, 1965, p. 16.
[1] Jeuffroy G., Conception et construction des chaussées,
1967, t. 1, p. 180.
120

7. ÉVALUATION DE LA PORTANCE DE
SOLS SUPPORTS ET DE PLATES-FORMES
DÉFINIS DANS LE CATALOGUE DES
STRUCTURES
Le Catalogue des structures types de chaussées neuves
indique :
— que le module Ev2 de toute plate-forme doit être
au moins égal à 50 MPa,
— que sur un sol support S1, une plate-forme PFj est
réalisée avec une couche de forme de 0,20 à 0,30 m.
Pour les deux matériaux de couche de forme décrits
au paragraphe 2.1., les courbes « E*;2-épaisseur » des
figures 1 et 5 indiquent que pour obtenir 50 MPa, il
faut partir, sur le sol support, des Ev2 indiqués dans le
tableau I.
Matériau de la
couche de forme
Grave du Rhin (D3)
Grave 0/50
TABLEAU I
Module Ei/2 du sol support
(D2)
Pour une couche de forme
de 0,20 m
27,5 MPa
30 MPa
de 0,30 m
20 MPa
24 MPa
Pour la couche de forme n° 1 décrite au paragraphe 3.1.
(grave et sable alluvionnaires) et constituée de graves
0/20 + 0/80, le graphique de la figure 7 montre que
pour obtenir 50 MPa avec une épaisseur de 0,60 m, il
faut un module de départ, sur le support, d'au moins
20 MPa, de sorte qu'on peut prévoir qu'avec une
couche de 0,20 à 0,30 m de ces matériaux, le module
de départ doit se situer entre 30 et 40 MPa.
Pour ces trois exemples de matériaux, la réalisation
des deux conditions du Catalogue des structures (0,20
à 0,30 m pour PF 1 5 Et>2 ^ 50 MPa) implique que le
module Ei; 2 du sol support Sj soit en moyenne d'au
moins 30 MPa.
Si on compare les classements de sol support du
Catalogue des structures et le classement des états de
sols définis dans la Recommandation pour les
terrassements routiers on constate que pour les sols
Aj et A 2, les seuils délimitant les domaines de teneur
en eau des classes S0 et Sj d'une part, des états « h » et
« m » d'autre part, sont définis par les mêmes critères :
— pour les sols A 1 5 wOPN + 1,
— pour les sols A 2, wOPN + 2
La Recommandation pour les terrassements routiers
(RTR) précise en plus des conditions relatives à
l'indice CBR :
— état h pour les sols A! si CBR < 8,
— état h pour les sols A 2 si CBR < 5.
A ces valeurs de CBR, la courbe de la figure 11 fait
correspondre les valeurs suivantes de Ev2 :
— pour les sols A,, Ev2 < 26 MPa,
— pour les sols A 2, Eu2 < 19 MPa.
Ces différentes estimations conduisent toutes à situer
le module Eu2 minimal d'un sol Sj dans une
fourchette de 20 à 30 MPa.
Le Catalogue des structures fixe respectivement à 0,50
et 0,80 m les épaisseurs minimales de couche de forme
en matériaux D 2 ou D 3 (dont Ev2 > 120 MPa) pour la
réalisation de plate-forme PF 2 et PF 3. En supposant
que ces épaisseurs minimales sont mises en œuvre sur
des supports dont les modules sont les valeurs
extrêmes de la fourchette proposée ci-dessus,
l'utilisation des courbes des figures 1 et 5 donne, pour
le toit des plates-formes les modules indiqués dans le
tableau IL
En supposant que le module au toit de plates-formes
PF 2 et PF 3 soit égal à la valeur minimale fixée dans le
Catalogue des structures, c'est-à-dire 50 MPa, et que
les couches de forme en matériaux D 3 et D 2 aient les
épaisseurs minimales requises, c'est-à-dire 0,50 et
0,80 m pour les sols S 1 ; les courbes des figures 1 et 5
situent les modules des sols supports aux valeurs
suivantes (tableau III) :
Plate-forme
PF2
Couche de forme
0,50 m
PF3
Couche de forme
0,80 m
TABLEAU III
Module du sol support
Grave du Rhin
D3
12 MPa
5 MPa
Couche de forme
Grave 0/50
15 MPa
7 MPa
A ces quatre valeurs de modules, la courbe de la
figure 11 fait correspondre les valeurs de CBR
indiquées dans le tableau IV.
TABLEAU II. — Module Ev2 au toit de la
plate-forme
Plate-forme
Épaisseur
(m)
Grave du Rhin
Sol support : 30 MPa
Grave 0/50
Grave du Rhin
Sol support : 20 MPa
Grave 0/50
D 3
D2
D3
D2
PF2
> 0,50
» 97 MPa
> 92 MPa
> 77 MPa
> 67 MPa
PF3
> 0,80
=s 156 MPa
> 150 MPa
> 130 MPa
> 113 MPa
121

Plate-forme
TABLEAU
CBR du sol
IV
support
Grave du Rhin
D3
Couche de forme
Grave 0/50
D2
2,6 3,5
PF3 0,9 1,2
Ces valeurs de CBR sont inférieures à celles indiquées
ci-dessus dans le cas des sols A t et A 2.
Il semble donc qu'en limitant à 50 MPa l'exigence
minimale de portance d'une plate-forme, la portance
minimale du sol support puisse être différente selon la
classe de plate-forme désirée et que, dans le cas des
plates-formes PF 2 et PF 3, le seuil délimitant les
domaines de teneur en eau des sols S0 et Sx puisse être
situé à un niveau plus élevé que celui défini dans le
Catalogue des structures.
8. CONCLUSIONS
Pour un sol support de déformabilité donnée, les
modules Ev2 mesurés sur des couches de forme en
grave D 2 ou D 3 sont en corrélation serrée avec
l'épaisseur de couche de forme. Matérialisée sous
forme d'une courbe « Eu2-épaisseur de couche de
forme », la corrélation est utilisable pour dimensionner
la couche de forme ou pour définir des
profondeurs de purge dans un sol support.
La corrélation est moins serrée avec le coefficient de
restitution de la dynaplaque; il est probable que la
quantité du contact entre la plaque et le sol est un
facteur de dispersion des résultats.
Comme il ne semble pas y avoir concordance entre la
relation « Ev2-épaisseur » déterminée expérimentalement,
et celle calculée à partir d'un modèle bicouche
théorique, il serait utile de disposer de corrélation
expérimentale pour toutes les catégories de sols de la
RTR susceptibles d'être utilisées en couche de forme
non traitée. Pour la réalisation des mesures, il est
nécessaire de porter graduellement l'épaisseur de
couche de forme jusqu'à deux mètres environ, ce qui
exige des planches expérimentales de grandes
dimensions. Les mesures peuvent se réaliser plus
couramment à différents niveaux de l'élévation d'un
remblai, mais l'expérimentation doit alors se plier à
l'avancement du chantier et devient plus imprécise.
Par ailleurs, le sol support se consolide sous l'effet de
la mise en place du remblai, de sorte que la portance
de ce sol évolue probablement en cours d'expérimentation
d'autant plus que celle-ci est plus longue, c'està-dire
que l'édification du remblai est plus lente.
L'expérimentation la plus précise serait sûrement celle
réalisable sur un bicouche édifié en fosse d'essai; il
serait alors en particulier possible de mesurer la
portance du sol support en fin d'expérimentation,
après démontage de la couche de forme. L'expérimentation
en fosse permettrait également de faire varier le
module de sol support et, par là, de savoir si
l'évolution du module sur la couche de forme est
uniquement fonction du module du support — ce qui
est l'hypothèse admise dans l'utilisation des courbes
« Ev 2-épaisseur de couche de forme » — ou si cette
évolution est également dépendante d'autres facteurs
— par exemple, la nature du contact entre le matériau
de la couche de forme et celui du sol support.
L'utilisation des courbes « Ei>2-épaisseur de couche de
forme » au stade d'une étude de reconnaissance
géotechnique implique de connaître le module du sol
support. Des relations semblent exister entre le
module et l'indice portant CBR qui est une
caractéristique facile à mesurer en laboratoire.
Sur la base du dimensionnement minimal de couche
de forme indiqué dans le Catalogue des structures
pour la réalisation d'une plate-forme PFj, l'utilisation
des courbes « Eu2-épaisseur » conduit à situer le
module Ei; 2 d'un sol support de classe Sx dans un
domaine de 20 à 30 MPa. On arrive à une estimation
identique pour les sols Aj et A 2, en partant de la
définition du sol support Sj donnée dans le Catalogue
des structures et de celle de l'état « h » donnée dans la
RTR. En caractérisant la déformabilité du sol support
Sj par ce domaine de module, les dimensionnements
de couche de forme définis dans le Catalogue des
structures conduisent à situer dans le domaine 70-
100 MPa les modules d'une plate-forme PF 2, et dans
le domaine 110-160 MPa, ceux d'une PF 3.
Si, inversement, on limite à 50 MPa l'exigence du
module Ev2 sur des plates-formes PF 2 et PF 3 les
courbes « Eu2-épaisseur » conduisent a situer le
module ED 2 des sols Sj dans le domaine 12-15 MPa
pour le sol support sous la plate-forme PF 2, et dans le
domaine 5-7 MPa sous plate-forme PF 3. Ces
domaines de modules correspondent à des teneurs en
eau plus élevées que les teneurs en eau définies dans le
Catalogue des structures pour la distinction entre les
sols supports S1 et S0.
122

À
TERRASSEmErlTS ROUTIERS
Traitement des sols
à la chaux aérienne et aux ciments
Méthodologie des études de laboratoire
Daniel PUIATTI
Ingénieur
Service des études et recherches internationales
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
José PUIG
Chef de la section Géologie - Terrassements
Laboratoire régional de Toulouse
Marc SCHAEFFNER
Chargé de mission
Division Géotechnique •
Géologie de l'ingénieur - Mécanique des roches
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
RÉSUMÉ
Le large développement des traitements de sol
en construction routière ces dix dernières
années a fait apparaître la nécessité d'uniformiser
les méthodologies des études en laboratoire,
et notamment celles aboutissant à
fixer les dosages en produit de traitement à
introduire dans les sols pour garantir les objectifs
recherchés.
L'objet de l'article est de proposer une méthode
d'étude, élaborée à partir de l'expérience des
ingénieurs des laboratoires des Ponts et Chaussées
ayant étudié et suivi les principaux chantiers
de traitement de sols réalisés ces dernières
années.
La méthode proposée examine successivement
trois aspects :
- les études d'identification des sols eu égard à
leur aptitude à être traités,
- les études d'identification des différents
produits de traitement entrant dans la dénomination
générale de chaux aérienne et des
ciments,
- les études de formulation des mélanges solproduit
de traitement aboutissant à la détermination
du dosage à incorporer.
Ce troisième aspect est le plus développé car il
décrit la consistance des études à entreprendre,
compte tenu de l'objectif recherché (réalisation
de remblais ou de couches de forme) et de
l'adéquation sol-produit de traitement.
MOTS CLÉS : 42 • Traitement des sols - Chaux •
Ciment - Sol • Remblai - Couche de forme •
Teneur en liant • Expérimentation - Laboratoire -
Évaluation.
Il peut paraître surprenant qu'à ce jour une méthodologie
générale d'étude en laboratoire des traitements de sols n'ait
pas encore été proposée, étant donné le très large
développement de cette technique en construction routière
constaté au cours de la dernière décennie.
En fait, le problème est plus complexe qu'il n'y paraît à
première vue et l'élaboration d'une méthodologie
susceptible de recueillir l'approbation générale s'est heurtée
à plusieurs difficultés, dont on peut rappeler les principales.
• Tout d'abord, il faut mentionner la nature très différente
des objectifs pouvant être visés dans le traitement des sols.
En effet, ce terme est utilisé, d'une manière générale, pour
désigner toute opération qui consiste à mélanger un sol
naturel avec un liant hydraulique ou pouzzolanique, que ce
soit en vue de lui apporter une amélioration immédiate,
même provisoire, pour permettre sa mise en œuvre en corps
de remblai dans des conditions satisfaisantes, ou que ce soit
pour augmenter considérablement ses caractéristiques
mécaniques à moyen et long terme, pour l'utiliser comme
matériau de couche de forme, voire de couche de forme non
gélive et même de couche de chaussée à faible trafic. On
* On entend ici le terme « ciments » dans un sens très général, c'est-à-dire
celui de tout liant hydraulique, tel que ciment au clinker, au laitier, aux
cendres, chaux hydrauliques, cendres sulfocalciques etc., et qui, en
présence d'eau, s'hydrate et cristallise en faisant prise avec la fraction
granulaire des sols avec lesquels il est mélangé.
123
Bull, liaison Labo P. et Ch. - 124 - mars-avril 1983 - Réf. 2796

etrouve là le problème bien connu de mécaniciens des
chaussées qui est la recherche du meilleur indice
qualité-épaisseur.
Fig. 1. — Au cours de la dernière décennie, la technique des traitements
de sols s'est élargie progressivement à une très grande variété de sols.
Ainsi, par exemple, la possibilité de faire transiter le matériau sur une
bande transporteuse, grâce à l'emploi d'une roue-pelle pour réaliser
l'extraction, permet d'introduire et de mélanger une quantité précise de
ciment dans une grave glaciaire 0/300 mm.
comprend donc la nécessité qu'il y a, avant
d'entreprendre une étude de traitement de sol, de
procéder à une bonne analyse de l'objectif recherché
et de disposer alors d'une méthodologie d'étude qui
soit bien adaptée à chaque objectif pouvant être
envisagé.
• La deuxième difficulté découle du fait bien connu
que lorsqu'on incorpore des proportions croissantes
de liant hydraulique dans un sol, ses propriétés
mécaniques, toutes conditions égales par ailleurs, vont
en augmentant également. Or, le but principal de la
méthodologie des études de laboratoire étant de
déterminer un dosage optimal, c'est-à-dire la
quantité minimale de produit de traitement à
incorporer dans le sol permettant de satisfaire
l'objectif que Ton s'est donné, cela pose le problème
du choix du type de sollicitation à appliquer et du
paramètre de résistance à mesurer sur l'échantillon,
ainsi que le problème de la valeur quantitative de ce
paramètre de résistance pouvant être considérée
comme nécessaire et suffisante. Dans le cas de
l'amélioration d'un sol pour une utilisation en
remblai, ces éléments sont connus et admis depuis
assez longtemps par la grande majorité des ingénieurs
(indice CBR immédiat compris entre 5 et 30 suivant la
nature des sols). En revanche, lorsque l'objet du
traitement est la stabilisation définitive d'un sol dans
le but de constituer un matériau de couche de forme,
voire de couche de chaussée, le problème se complique
considérablement. En effet, d'une part le type d'essai à
pratiquer n'apparaît pas de manière évidente; faut-il
réaliser des essais à la rupture ? et dans ce cas quel
type de sollicitation choisir : compression ou
traction ? ou au contraire est-il préférable d'entreprendre
des études de comportement en fatigue plus
représentatives du mode de travail du sol dans
l'ouvrage, mais nécessitant des essais plus longs et
plus complexes ? En outre, une fois le choix du type
d'étude décidé, intervient encore un paramètre
supplémentaire qui est l'épaisseur optimale de la
couche de matériau traité à mettre en œuvre et on
• Enfin, une troisième source de difficultés peut être
mise au compte du peu de constatations existantes sur
le comportement à long terme des couches traitées aux
liants hydrauliques et pouzzolaniques et qui auraient
permis éventuellement de comparer les résultats
obtenus, en utilisant des méthodes d'études
différentes. Il faut en effet reconnaître que ces couches
sont pour le moment placées relativement bas dans les
structures de chaussées (en couche de forme
principalement) et qu'il est, de ce fait, très rare que
l'on ait prévu à l'origine un programme de
constatations en vue de suivre leur comportement
dans le temps. Il faut également reconnaître que les
essais de réception des couches de sols traités, qui
pourraient donc constituer le point zéro de ces
constatations, sont en fait assez peu discriminants
puisqu'ils consistent généralement en un passage du
déflectographe un mois après la mise en œuvre de la
couche [1]; c'est dire que ces essais, étant donné le
faible niveau de contrainte auquel ils soumettent la
couche, permettent seulement de révéler les zones
n'ayant pas fait prise du fait de mauvaises conditions
de mise en œuvre, d'une absence ou d'une très nette
insuffisance de liant, mais ils ne mettent pas en
évidence la dispersion des caractéristiques mécaniques
dues à la dispersion habituelle de réalisation
(notamment la répartition du liant), alors que c'est
précisément cette dispersion qui régit le comportement
à la fatigue de la couche.
Ce contexte général explique donc que dans les débuts
du développement de la technique des traitements des
sols, les études de laboratoire aient été conduites selon
des démarches et des processus relativement
différents, fonction, bien souvent, des spécificités
différentes des ingénieurs qui les ont mis en œuvre
(point de vue plutôt terrassement que chaussée et
réciproquement) et des matériels d'essai dont ils
disposaient.
Toutefois, s'est dégagé progressivement le besoin
d'une synthèse de l'ensemble de ces études,
débouchant sur une méthodologie pouvant être
proposée à l'application générale, notamment pour
être en mesure d'interpréter les quelques constatations
actuelles et, surtout, celles qui pourront être faites à
l'avenir. C'est précisément à l'occasion des journées
d'information des LPC sur les terrassements de
Toulouse, en mars 1981, que cette synthèse a été
entreprise et qu'une première proposition dans ce sens
a été présentée et discutée.
Depuis, les observations et suggestions faites lors de
ces journées ont été étudiées et, pour la plus grande
part d'entre-elles, prises en compte dans la
proposition de méthodologie générale pour l'étude des
sols traités aux liants hydrauliques et pouzzolaniques
décrite dans cet article. Il faut cependant être
conscient que, du fait des difficultés évoquées cidessus,
une telle proposition ne peut être qu'un
compromis qui, dans le moment du moins, s'avère
être le meilleur; on peut toutefois penser que pour ce
qui concerne le traitement des sols pour emploi en
124

TABLEAU I — Les différents types de traitement de sols en fonction de l'objectif recherché et des sols concernés
Objet
du traitement
Effets
(s)
recherches
(s)
dans le traitement
Type
de
Sols concernés Essais (s) de base
de l'étude
traitement Sols bien adaptés Sols éventuellement adaptés
de
formulation
Valeurs
proposées
Réalisation
Cas des sols
argileux
trop humides
Augmentation immédiate ou au
moins très rapide de leur
consistance pour permettre le
terrassement.
Traitement
aérienne
à la chaux
vive
A 3h; A 2h; B6h C,h (1); E3 (4); A4h (1);
A,h (2); C2h (1)(2); B5h (2)
Étude Proctor normal,
indice CBR immédiat
Indice CBR immédiat de
l'ordre de 5 à 15
de
Cas des sols fins
non argileux
trop humides
Idem ci-dessus Traitement aux ciments B,h; B4h A,h (3); B5h (3); C2h (1)(3) Étude Proctor normal,
indice CBR immédiat
Indice CBR immédiat de
l'ordre de 1 5 à 30
remblais
Cas' des roches
évolutives
à structure fine
fragile
avec peu ou pas
d'argile
Traitement aux ciments Craie peu dense à forte
teneur en eau
yd < 1,50; w> 23%
Idem ci-dessus
+
Blocage du processus d'évolution
par cimentation des blocs entreeux.
Éventuellement certains matériaux Étude Proctor normal,
gréseux fins, loess non remanié,...
se trouvant dans un état + étude de Rc à 7 jours
indice CBR immédiat
trop humide
Indice CBR immédiat de l'ordre de
15 à 30
Rc > 0,1 à 0,3 MPa
Réalisation
de
Cas des sols
moyennement
à fortement
argileux
a) Ajuster l'état du sol pour qu'il se
présente dans les meilleures
conditions de mise en oeuvre.
b) Augmentation des caractéristiques
mécaniques à moyen et
long terme sous l'action de
cimentation due aux réactions
pouzzolaniques de la chaux sur
l'argile.
Traitement
à la chaux
aérienne
Chaux
vive
Chaux
éteinte
(8)
Lait de
chaux
A3h
A 3m
A3s
A 4h (1); A 2h (2); B6h (2); C,h
0X2);
E, (2)(4)
A 4m (1); A,m (2); B6m (2); C,m
(D(2);
E3 (2) (5)
A4s (1); A2s (2); B6s (2); C,s
(1)(2);
E3 (2) (6)
Étude Proctor normal,
indice CBR immédiat +
Indice CBR immédiat de l'ordre de
5 à 15
Etude indice CBR après immersion Indice CBR après immersion de
+
l'ordre de 20 à 25
Essai de gonflement au gel (9)
Absence de gélivité
couches
de
Cas des sols
peu ou pas
argileux
Augmentation rapide et permanente
des caractéristiques mécaniques
par cimentation des
éléments non argileux sous
l'action d'hydratation du ciment.
Traitement aux ciments D,; D2; B,; B,
B2m; B4m; E,
A,m (3); A,s (3)(7); B2s (7);
B4s (7); B5m (3); B5s (3)(7);
E2 (1); C2m (1); C2S (1)(7)
Étude Proctor normal
indice CBR immédiat +
Étude de Rc à 7 ou 28 jours +
Essai d'immersion séchage +
Essai de gélifraction (9)
Indice CBR immédiat entre 15 et
50
Rc > 1 à 1,5 MPa
R,. > 75 % Rc initiale
Rc > 75 % Rc immersion
forme
Cas des sols
moyennement ou
peu argileux
Idem ci-dessus.
+
Augmentation rapide et permanente
des caractéristiques mécaniques
par cimentation des
éléments non argileux sous
l'action de l'hydratation du
ciment.
Traitement mixte chaux
vive + ciments
A, h; B„h;
A~h; B,h;
B, h; B4h
C,h (1); C2h (1)(2); A,m (7); Étude Proctor normal
A,s (7); B^m (7); B„s (7); Bsm indice CBR immédiat +
(2)(7); B,s (2)(7); A,m (2)(7); Étude de Rc à 7 ou 28 jours +
A,s(2)(7).
Essai d'immersion séchage +
Essai de gélifraction (9)
Indice CBR immédiat entre 5 et 15
Rc > 1 à 1,5 MPa
Rc > 75% Rc initiale
Rc > 75% Rc immersion
(1 ) Sous réserve de vérifier la faisabilité du malaxage.
(2) Pour les plus argileux de cette classe.
(3) Pour les moins argileux de cette classe.
(4) Sous réserve d'une évolution en cours de mise en oeuvre vers un sol A ou B dans un état h.
(5) Sous réserve d'une évolution en cours de mise en oeuvre vers un sol A ou B dans un état m.
(6) Sous réserve d'une évolution en cours de mise en oeuvre vers un sol A ou B dans un état s.
(7) Sous réserve de procéder à un arrosage minutieux permettant d'ajuster la teneur en eau du mélange
sol-liant à sa valeur optimale de mise en œuvre.
(8) Le traitement à la chaux éteinte peut être considéré comme équivalent à un traitement à la chaux vive dans
lequel on pratique un arrosage minutieux permettant d'ajuster la teneur en eau du mélange à sa valeur
optimale démise en œuvre.
(9) A n'exécuter qu'en fonction du contexte particulier du chantier considéré.

emblai et en couche de forme, cette méthodologie
n'est probablement pas susceptible d'être remise en
cause à brève échéance. Pour ce qui concerne la
réalisation de couches de chaussées à faible trafic, elle
peut certainement constituer, en l'absence d'autre
proposition, une base de départ dont on pourra
s'inspirer, mais qu'il conviendra vraisemblablement
d'adapter aux problèmes particuliers posés par cette
nature d'ouvrage (prise en compte de la résistance et
du module en traction, comportement en fatigue,
etc.).
La méthodologie générale des études de traitement de
sols décrite dans cet article se propose donc
d'examiner les trois volets suivants :
— l'étude de reconnaissance géotechnique aboutissant
à l'identification des sols rencontrés, selon les
critères retenus dans la RTR;
— l'identification des liants pouvant être concernés
par les sols rencontrés et la localisation du chantier;
— l'étude de formulation définissant le dosage
optimal en chaux ou en ciment à retenir pour le sol et
l'objectif considérés.
LES DIFFÉRENTS SOLS SUSCEPTIBLES
D'ÊTRE TRAITÉS
Jusqu'à présent, les deux applications principales du
traitement des sols ont été d'une part l'amélioration
immédiate de sols de trop faible consistance ou
présentant un caractère évolutif très marqué pour
pouvoir les mettre en œuvre dans des remblais dans
des conditions satisfaisantes et, d'autre part,
l'augmentation substantielle et permanente des
caractéristiques mécaniques d'une large variété de
sols, jusqu'à les rendre compatibles avec les valeurs
exigées pour des matériaux de couche de forme.
Une des premières questions qui se pose donc au
géotechnicien à un stade relativement en amont du
projet est de pouvoir caractériser, ne serait-ce que
d'une manière assez grossière, les sols susceptibles
d'être rencontrés sur un tracé, vis-à-vis de leur
potentialité à être traités en vue de satisfaire à l'un ou
l'autre, voire à l'ensemble des deux objectifs précités.
Il revient à la Recommandation pour les terrassements
routiers (RTR) [2] d'avoir proposé une
classification des sols qui prend particulièrement bien
en compte cet aspect, puisque chaque classe de sols
qui y est distinguée est assortie de conditions
d'utilisation en remblai et en couche de forme
pouvant faire appel ou non au traitement, selon que
cette classe de sol s'y prête ou ne n'y prête pas.
Le tableau I récapitule l'ensemble des éléments relatifs
à l'aptitude des sols à être traités, tels qu'ils peuvent
être exraits de la RTR. En outre, l'expérience acquise
depuis la publication de la RTR en 1976 a été prise en
compte en faisant apparaître la possibilité d'élargir le
domaine du traitement aux sols de granulante plus
grossière (classes C,, C 2) sous réserve, toutefois, d'une
vérification de la faisabilité du malaxage qui, d'après
l'expérience récente, s'est presque toujours révélée
réalisable [3, 4]. Enfin, on a complété ce tableau en
indiquant pour chaque objectif et chaque type de
traitement le ou les essais sur lesquels repose l'étude
de formulation ainsi que les valeurs seuils qui sont
prises en considération.
A partir des éléments du tableau, on conçoit que
projeteur et géotechnicien soient en mesure d'évaluer
l'intérêt que présente le traitement de sol dans
l'ouvrage à construire, dès lors qu'ils connaissent,
avec une précision suffisante, les sols qui seront
rencontrés sur le tracé.
ÉTUDES DE RECONNAISSANCE ET
D'IDENTIFICATION SPÉCIFIQUES AU
TRAITEMENT DES SOLS
Ces études comprennent les reconnaissances et
identifications réalisées classiquement pour l'établissement
de tout projet de construction d'un ouvrage en
terre et complétées par des études spécifiques aux
problèmes posés par le traitement des sols [5].
Pour ce qui est des premières, on rappelle qu'elles
doivent aboutir à la fourniture d'un profil
géotechnique des déblais et des emprunts, faisant
apparaître des zones constituées par des familles de
sols identifiées suivant les critères proposés dans la
RTR, suffisamment voisines pour être justiciables des
mêmes conditions d'utilisation. Bien entendu l'idéal
serait de pouvoir distinguer des zones par sous-classes
de sols telles que définies dans la RTR. Il est clair,
aussi bien techniquement qu'économiquement, qu'on
n'est pas en mesure d'exiger une telle précision; il faut
donc se satisfaire d'un zonage qui englobe une variété
TABLEAU II
Différentes associations de classes et de sousclasses
de sols plus ou moins significatives
vis-à-vis du traitement
Associations
très
satisfaisantes
Associations
satisfaisantes
Associations
encore
acceptables
Associations
trop larges
(A, et A 2); (A2 et A 3);
(A3 et A t); (B, et B3);
(B2 et B4); (B, et BJ;
(A2 et B6); (C2 et C3);
(D, et D2); (D2 et D3);
(D3 et DJ
(B2 et Bs); (B2 et B6);
(B4 et Bs); (B4 et BJ;
(D, et D3); (A2 et B6);
(B, et B2); (B3 et BJ;
(D, et B2); (B, et B5);
(B3 et B5)...
(A,, A2 et A 3), (A2, A5 et AJ;
(B2, B4, B5 et BJ (C, et CJ;
(D2 et BJ; (D2 et BJ;
(D2 et B5); (C2 et DJ;
(C3 et DJ...
Ensemble de chaque classe RTR ;
(A); (B); (C); (D)
et a fortiori associations de plusieurs
classes RTR telles que :
(A et C); (B et C);
(C et D); (A, B et C)...
126

de sols dont les caractéristiques d'identification se
situent dans des fourchettes qui restent suffisamment
significatives par rapport à son aptitude à être traité.
Ainsi, par exemple, on comprend qu'un profil
géotechnique sur lequel une zone serait caractérisée
par la possibilité de rencontrer des sols de classes A et
C ou B et C n'a pratiquement aucune signification par
rapport à la potentialité de ces sols à être traités.
Verrouillage de la sonde
A titre indicatif, on propose dans le tableau II un
certain nombre d'associations de classes et de sousclasses
de sols de signification décroissante vis-à-vis
du traitement.
On remarque que ces associations sont établies à
partir des seules caractéristiques de nature des sols. Il
conviendrait donc, en toute logique, de les compléter
par des indications sur l'état d'humidité dans lequel
on prévoit que se trouveront les sols au moment des
travaux. Il n'apparaît toutefois pas possible sur ce
point de recommander des plages particulières, car on
conçoit aisément que, dans un projet donné, une
même nature de sol puisse passer, entre le moment des
études et celui des travaux, par des états d'humidité
très différents, suivant les possibilités qu'il a d'être
soumis à l'influence des agents climatiques et
hydrogéologiques. Il faut toutefois souligner tout
l'intérêt qu'il y a, dans l'éventualité où l'on prévoit de
procéder à un traitement de sol sur une assez grande
échelle, à préciser au mieux l'état d'humidité
prévisible des sols susceptibles d'être traités, ce qui
peut conduire à entreprendre des études de
reconnaissance complémentaires relativement lourdes
que l'on peut alors considérer comme faisant partie
des études spécifiques de traitement examinées à
présent.
• Parmi les études spécifiques pouvant être requises
par le traitement des sols figure donc la recherche de
la meilleure prévision de leur état d'humidité au
Fig. 2. — Schéma de la sonde à
neutron utilisée pour réaliser les
diagraphies de teneur en eau
naturelle.
moment présumé de l'exécution des travaux. Suivant
les cas de chantier : caractérisé par la plus ou moins
grande complexité du contexte géologique, hydrogéologique,
climatique, le caractère plus ou moins
critique de l'opération traitement de sol dans
l'économie globale du projet, etc., on pourra être
amené à mettre en œuvre des moyens plus ou moins
lourds et performants, comme par exemple la mise en
place, dans les zones de déblais et d'emprunt
concernées, d'une série de tubages de réservation, et
venir périodiquement (une à deux fois par mois sur un
cycle annuel) effectuer une diagraphie de teneur en
eau (fig. 2), afin de pouvoir établir un graphique des
variations saisonnières de la teneur en eau, en
fonction de la profondeur, tel que celui présenté sur la
figure 3 [6]. Toutefois, quels que soient les moyens mis
Fig. 3. — Graphiques représentant les variations saisonnières de teneur en eau dans un massif de limon mesurées à l'aide d'une sonde à neutron.
1
17 18 19 20 21 22 23 24
_i i i i 1 1 1 1—
Nov. 67 Nov. 6 8
_ 5,00
_
a) Comparaison des variations moyennes des mesures de teneur en
eau obtenues par les méthodes nucléaire et pondérale en fonction de
la saison et de la profondeur.
Comptages
R = -ÜLL
N2
Profondeur
(m)
o) Exemple de diagramme
synthétisant les mesures de diagraphie de teneur en eau.
127

en œuvre, les études doivent aboutir à assortir les
différentes associations de natures de sols évoquées
plus haut de plages de teneurs en eau, de mise en
œuvre par le projeteur et le géotechnicien, comme
suffisamment significatives par rapport aux problèmes
posés par le traitement (fig. 4).
• Le deuxième type d'étude spécifique a pour objet de
caractériser la fraction fine (< à 80 urn) du sol plus
précisément que ne le permet la seule considération de
la valeur de l'indice de plasticité (Ip). C'est en effet des
caractéristiques de cette fraction principalement que
dépendent le choix du produit de traitement et les
résultats de l'opération.
Pour cette raison, il convient de mesurer systématiquement
la valeur au bleu de méthylène [7] de tous les
échantillons soumis à une étude de traitement. Il est
probable qu'avec un peu d'expérience on sera
rapidement en mesure d'interpréter finement les
valeurs de ce paramètre afin, notamment, de mieux
comprendre les phénomènes et donc d'alléger d'autant
les études de formulation.
Toujours dans le but de préciser l'identification de la
fraction fine, il est recommandé, dans le cas des sols
présentant de faibles valeurs de bleu de méthylène
(VB < 1,5), d'établir l'analyse granulométrique par
sédimentation de cette fraction et cela d'autant plus
qu'elle est importante dans le sol total (sols A,).
• Un troisième type d'étude spécifique doit être
également envisagé, chaque fois qu'un doute existe sur
la possibilité, pour le sol considéré, de renfermer des
matières organiques ou tout autre élément chimique
susceptible d'inhiber l'action du produit de traitement
(nitrates et sulfates principalement). Les essais à
réaliser sont des essais spécifiques relevant des
techniques de l'analyse chimique classique. Les
résultats de ces études permettent notamment
d'expliquer certaines anomalies pouvant être décelées
dans les résultats des études de formulation
développées ci-après et même, dans certains cas, de
faire renoncer à entreprendre de telles études si la
probabilité de réussite du traitement s'avère a priori
trop faible.
• Enfin, il conviendrait de développer un dernier type
d'essai spécifique aux études de traitement de sol qui
tiendrait à caractériser l'abrasivité des sols concernés
par le traitement. En effet, l'usure plus ou moins
rapide des organes de malaxage, notamment dans des
malaxeurs à arbre horizontal, a des conséquences non
négligeables sur le prix du traitement, souvent dans un
rapport de 1 à 2, voire davantage (si l'on ne considère
pas le prix du liant).
Une première voie pourrait s'inspirer de l'essai
d'abrasivité étudié pour les roches [8] en utilisant le
matériel spécifique mis au point pour cet essai, mais
en adaptant le processus opératoire au cas des sols.
D'autres voies sont également imaginables. Quoi qu'il
en soit, même si l'essai retenu ne peut s'interpréter
qu'en valeur relative (comme c'est le cas pour l'essai
étudié pour les roches), on peut penser que la
systématisation de son exécution permettra à l'avenir
d'en préciser concrètement l'interprétation.
CHOIX ET IDENTIFICATION DES LIANTS
Le choix d'un liant est toujours délicat car il repose
sur la prise en considération de plusieurs facteurs
aussi différents que la nature et l'état des matériaux à
traiter, l'objectif du traitement, les possibilités
d'approvisionnement du chantier en liants avec, dans
certains cas, leur prix de revient, etc. On voit donc la
nécessité de pouvoir disposer d'une étude géotechnique
aussi complète que possible ainsi que d'une bonne
connaissance des possibilités régionales de production
en liants. Les enseignements tirés d'expériences locales
antérieures peuvent être également d'un précieux
secours. Le tableau I résume les choix possibles en
fonction des paramètres de nature et d'état du sol et
de l'objet du traitement. Il ne distingue pas en détail
les différents ciments, notamment certains liants
hydrauliques, ni certains liants pouzzolaniques, qui
peuvent abonder dans des régions telles que les centres
industriels générateurs de produits secondaires aux
propriétés intéressantes (laitiers, cendres volantes), ou
celles riches en matériaux à caractère pouzzolanique.
128

Les liants particuliers ne sont pas pour autant à rejeter
car ils peuvent être intéressants sur le plan
économique même si, comme cela arrive parfois, il
s'avère nécessaire de les utiliser à des dosages élevés.
Dans ce cas, des études comparatives des performances
de mélanges sol-liants en laboratoire sont
justifiées.
Une fois la sélection du liant faite, il faut pouvoir
l'identifier car de son mode de fabrication et de
conservation dépendent ses performances et il est
nécessaire de disposer de garanties sur la régularité,
tant pour la phase étude en laboratoire que pour la
phase réalisation des travaux. Il faut signaler à ce
propos que, dans toute la mesure du possible, il est
souhaitable que le liant utilisé sur chantier soit celui qui
a servi à l'étude de laboratoire. Si pour une raison
quelconque cela n'était pas possible, il faudrait recaler
les études en laboratoire avant le démarrage des
travaux. D'une manière générale, il vaut mieux éviter
ce genre de situation car les impératifs de délais qui
sévissent sur les chantiers ne sont pas toujours
compatibles avec le temps de réponse habituel d'une
étude de traitement, même très simplifiée comme c'est
le cas lorsqu'on opère un recalage.
TABLEAU
Spécifications concernant les chaux hydrauliques
utilisées dans le bâtiment
Rc (bars)
à 28 j
Chaux
naturelles
30 XHN 30 —
III
Chaux artificielles
60 XHN 60 XHA 60 + Adjuvants
100 XHN 100 XHA 100
TABLEAU
Spécifications concernant les chaux aériennes
éteintes utilisées dans le bâtiment
Teneur en équivalent CaO + MgO > 80%
Teneur en équivalent en C0 2 < 5%
Refus à 80 um 0%
Refus à 80 u.m « 10%
IV
Les chaux et les ciments sont l'objet de normes ou de
spécifications qui permettent leur identification rapide
soit grâce à un marquage normalisé, soit à l'aide
d'essais de laboratoire simples et rapides.
Expansion
Í 2mm
C'est principalement dans la perspective de leur
emploi en bâtiment qu'ont été établies les normes
concernant les chaux hydrauliques (NF P 15-310
d'octobre 1969) et les chaux aériennes éteintes
(NF P 15-510 de juin 1981). Les tableaux III et IV en
présentent les principales caractéristiques.
Il n'existe par de normes relatives aux chaux
utilisables dans le domaine routier mais des
spécifications, qui figurent dans la Recommandation
pour les traitements en place des sols fins à la
chaux [9]. Rappelons que cette recommandation
concerne les chaux aériennes vives et éteintes. Les
spécifications sont résumées dans le tableau V. Leur
respect garantit l'aptitude d'une chaux au traitement
des sols fins; cependant, l'emploi d'une chaux ne
remplissant pas toutes les conditions énumérées n'est
pas nécessairement exclu, sous réserve d'une étude
particulière de laboratoire, d'un calcul de rentabilité et
de la compatibilité de la chaux en question avec le bon
fonctionnement du matériel d'exécution.
Les ciments, du fait de leur abondante utilisation dans
les domaines du bâtiment et du génie civil, sont
soumis à des normes beaucoup plus complètes et
rigoureuses que les chaux. Les nouvelles normes
françaises ont été mises en application en 1979 et
modifiées en décembre 1981. Il s'agit pour les
principaux ciments de la norme NF P 15-300
complétée par la norme NF P 15-299, et de la norme
NFP 15-301 [10]. Cette dernière établit une
classification des ciments basée sur leur composition
et leur classe de résistance. Le tableau VI donne la
composition des principales catégories de ciments.
TABLEAU
Spécifications relatives à la chaux aérienne
utilisée pour le traitement des sols [5]
Chaux vive
1. Classe granulométrique
0/2 mm
2. Passant au tamis de
200 um > 90 %
Critères granulométriques
V
Chaux éteinte
3. Passant au tamis de
80 um > 50 % Passant au tamis de
80 um > 90 %
Critères chimiques et de réactivité
1. Teneur en chaux libre
> 80%
2. Teneur en chaux éteinte
< 5%
3. Test de réactivité à l'eau
La température finale minimale
doit atteindre 60 °C au
bout de 25 min
Teneur en chaux libre
> 50%
Chacune des catégories définies est découpée en
quatre classes suivant la résistance à la compression
mesurée à 28 jours d'âge sur mortier normalisé. Ces
classes peuvent être divisées en sous-classes selon la
résistance à la compression à deux jours (les
résistances sont exprimées en mégapascal). Le
tableau VII définit les classes de résistance.
129

Symbole
TABLEAU VI
Composition des principaux
Clinker
(%)
Laitier
(%)
Cendres
(%)
Fillers
(%)
ciments
Total
(%)
CPA » 97 — — < 3 100
CPJ S* 65
Constituants secondaires
divers : < 35 %
100
CHF 60 à 25 40 à 75 — « 3 100 à 103
CLK < 20 » 80 — « 3 100 à 103
CLC 25 à 60 20 à 45 20 à 45 « 3 100 à 103
+
Produits d'addition selon % autorisés
Gypse Sels solubles Agents de mouture
TABLEAU VII
Classes de résistances
Désignation
de la
classe
Sousclasse
éventuelle
Résistances à la compression
à 2 jours
limite
inférieure
nominale
limite
inférieure
nominale
à 28 jours
limite
supérieure
nominale
35 — — 25 45
45 R
(Rapide)
55 R
(Rapide)
HP
(hautes
performances)
R
(Rapide)
15
22,5
27
35
35
45
45
55
55
65
65
55
55 —
D'une manière générale, le fabricant garantissant que
son ciment est contrôlé régulièrement, on peut, en
première approche, se contenter des indications
figurant sur le marquage. Si une identification plus
précise est nécessaire, on devra réaliser les
vérifications et contrôles spécifiques normalisés
indiqués dans les normes NF P 15-300 et NF P 15-
299.
Les autres liants, hydrauliques (laitiers vitrifiés, liants
de fabrication particulière à partir de produits
secondaires, cendres volantes sulfocalciques) ou
pouzzolaniques artificiels (cendres volantes silicoalumineuses)
ou naturels (pouzzolanes, basaltes) ne
sont pas soumis à des normes. Il existe toutefois, pour
certains d'entre eux, des spécifications ou des essais
pouvant faciliter leur identification.
Pour les laitiers granulés par exemple, on peut
apprécier le pouvoir hydraulique à partir du
coefficient oc [11] :
S x F
a =
"iôcT
avec
S, surface spécifique des éléments fins naturels du
laitier granulé,
F, pourcentage d'éléments < 80 um obtenu après
broyage type.
Plus a est élevé et plus le pouvoir hydraulique est
élevé.
Pour les cendres sulfocalciques de Gardanne, le
Laboratoire d'Aix-en-Provence a déterminé leurs
caractéristiques à partir du pourcentage de fines, de la
surface spécifique, de la teneur en chaux libre, des
insolubles dans HC1 et des résistances en compression
à 7 et 90 jours sur mortier standard [12],
Pour les autres liants hydrauliques et pouzzolaniques
ne faisant pas l'objet de normes de fabrication et pour
lesquels on ne dispose pas d'expérience, il convient
d'une part de s'assurer de l'homogénéité de leurs
performances en procédant à des contrôles fréquents
de la fabrication, et d'autre part de conduire
scrupuleusement les études de formulation développées
ci-après.
LES ÉTUDES DE FORMULATION DES
SOLS TRAITÉS
La méthodologie d'étude en laboratoire des sols
traités a pour but la détermination du dosage optimal
(ou éventuellement d'une plage de dosages optimale)
en produit de traitement correspondant à l'objectif
recherché. On conçoit aisément l'importance capitale
de cette partie des études étant donné que la
faisabilité économique du traitement dépend
directement de leur résultat, mais elle ne doit pas pour
autant éclipser celle des études de reconnaissance et
d'identification, car de la qualité de celles-ci dépend en
fait la fiabilité des dosages que les études de
formulation auront révélée. // serait anormal de
procéder à des études de formulation très fines sur des
échantillons dont le géotechnicien mettrait en doute la
bonne représentativité par rapport aux sols qui seront
effectivement rencontres lors des travaux.
En outre, lorsque les échantillons envoyés au
laboratoire comportent une fraction grossière
importante, intervient une difficulté supplémentaire
qui est celle du choix de la fraction du sol à soumettre
effectivement aux essais. Il importe en effet de limiter
la dimension des plus gros éléments à des valeurs qui
soient compatibles avec les matériels utilisés en
laboratoire (les moules notamment) et qui ne
conduisent pas à manipuler des quantités trop
importantes de matériaux. L'expérience actuelle
montre que l'on peut limiter cette dimension à 20 mm,
et que dans ces conditions les valeurs de dosages
déterminées sur la fraction 0/20 mm peuvent être
130

À
corrigées proportionnellement au pourcentage de cette
fraction présente dans l'échantillon. Cela revient en
fait à admettre que la surface spécifique de la fraction
supérieure à 20 mm est négligeable devant celle de la
fraction 0/20 mm, autrement dit que la quasi-totalité
du produit de traitement réagira uniquement sur cette
fraction, hypothèse pouvant être considérée comme
tout à fait justifiée.
Fig. 5. — Le malaxeur Hobbart est particulièrement adapté au mélange de
sols même très argileux avec de la chaux ou (et) des liants hydrauliques.
Ainsi par exemple, si l'étude de formulation a montré
qu'il était nécessaire d'introduire 5 % de ciment sur la
fraction 0/20 mm d'un échantillon de sol qui ne
comporte que 60 % de cette fraction, le dosage à
appliquer sur le chantier sera de 5 x 0,6 = 3 %.
Nous allons aborder la consistance des études de
formulation en distinguant, pour plus de clarté, les
deux objectifs nettement différents que sont le
traitement des sols appliqué à la réalisation de
remblais et le traitement pour couches de forme c'està-dire,
en fait, en suivant le plan tracé par le tableau I.
a) Introduction dans la cuve du malaxeur d'un échantillon de sol humide
et très plastique (l p > 40, w% > 35%).
Traitement des sols pour réalisation de remblai
Le traitement des sols constitue une technique de plus
en plus souvent intéressante techniquement et
économiquement pour réaliser des remblais avec des
sols dont les caractéristiques à l'état naturel sont
insuffisantes. C'est le cas des sols sensibles à l'eau,
argileux ou non, se trouvant dans un état d'humidité
élevé leur conférant une consistance suffisamment
molle au point que, malgré le coût du traitement, il est
plus économique de les traiter pour les terrasser plutôt
que de les utiliser tels quels, ou que, même si cet
intérêt économique n'était pas prouvé, l'utilisation des
matériaux sans traitement conduit à prendre un risque
trop élevé sur la stabilité des ouvrages ainsi construits
(par consolidation ultérieure ou surtout par induction
de pressions interstitielles localisées dans certaines
parties de remblai).
b) État du même sol après introduction de 1 % de chaux vive et 30 à
40 secondes de malaxage.
C'est le cas également pour certaines roches à
caractère évolutif très marqué qui risquent de se
densifier postérieurement à la mise en œuvre (par
modification des arrangements, suite à des fracturations
de blocs sous Faction des contraintes statiques
dues au poids des terres ou, dynamiques, engendrées
par le trafic). Actuellement, c'est principalement avec
certaines craies peu denses (yd < 1,50 g/cm 3 ) et à forte
teneur en eau (w > 23 %) que ce comportement a été
observé et donc que le traitement peut objectivement
être recommandé [13].
Dans le cas des sols argileux trop humides, l'étude de
formulation doit aboutir à fixer le dosage en chaux
vive minimal permettant l'exécution des terrassements.
On peut en effet considérer que si la mise en
remblai de sols présumés trop humides s'effectue dans
des conditions à peu près normales en utilisant les
matériels traditionnels (décapeuses, tombereaux, gros
compacteurs, etc.), cela constitue déjà une garantie
satisfaisante de la qualité des matériaux employés. Or,
il est clair que les actions à long terme de la chaux sur
la fraction argileuse renforcent encore sensiblement
cette garantie.
On comprend donc que, dans ce cas, l'étude de
formulation repose sur la mesure de l'indice CBR
immédiat qui constitue un bon critère d'évaluation
des conditions d'exécution; c'est d'ailleurs la méthode
déjà préconisée, dans les sols fins notamment, dans la
Recommandation pour le traitement des sols fins à la
chaux [9]. On rappelle qu'elle consiste à préparer des
échantillons de sols à 3 ou 4 teneurs en eau choisies
dans la plage des teneurs en eau prévisibles au
moment des travaux, mises en évidence dans les
études de reconnaissance et d'identification, et à
mélanger ces échantillons avec des quantités
croissantes de chaux vive, en utilisant un matériel de
malaxage approprié, tel que le malaxeur Hobbart à
vitesse réglable par exemple (fig. 5). Une fois le
mélange réalisé, et après attente de 30 min en boîtes
étanches, on procède au compactage à l'énergie
Proctor normal dans le moule CBR, et on poinçonne
l'éprouvette ainsi confectionnée selon les modalités de
l'essai de poinçonnement CBR immédiat. Les
résultats sont présentés selon les graphiques
maintenant bien connus (fig. 6, 7 et 8). Ces graphiques
131

Fig. 6. — Étude de formulation d'un sol traité dans l'optique « réalisation
de remblai ».
\ w%
initiale
(%\
Chaux^
CBR
imm
Tableau des résultats expérimentaux.
18 20 24
w%
traité
7d
CBR
imm
w%
traité
Yd
CBR
imm
w%
traité
0 3,5 18,1 1,73 2 19,7 1,67 0,5 24,1 1,56
0,5 14,5 17,6 1,73 5,5 19,6 1,69 1,5 23,7 1,57
7d
S? 4
o
Q
Fig 7 et 8. — Étude de formulation d'un sol traité dans l'optique
« réalisation de remblai ». Exemples d'abaques d'exploitation sur le
chantier.
Dosag
e en chau>
c à prévoir
en for
ction de la
teneur en (;au
nature
Ile pour ob
tenir un in
CBR i
mmédiat d
3 5, 10, 15.
dice
& /
f n¡ •
/
/ ?/
f
1 23,5 17,1 1,70 14,0 19,3 1,69 2,5 23,1 1,59
2 35,5 16,4 1.67 23,5 18,7 1,68 5,0 21,7 1,63
4 27,0 14,7 1,57 23,5 17,4 1,61 13,0 20,5 1,63
0,5
Représentation graphique.
18
—
19 20 21 22 24
«nat < % »
.a 1 5
T3
•CD
E
E
ce
CD
CJ
10
à? /
00 1
s? /
// s? X
1
à / " /
i 1 \ /
S 3
o
Q
Dosage en chau
x à prév
air en fo
nction
de l'ind
ice CBR
à la ten
eur en e;
iu naturelie,
pc
jur obte
nir un in
dice CB
3 imméc iat
de 5, 1C
), 15.
;
/ /
5
X
^1
3 ^ 4
Dosage en chaux (%)
10 12 14
CBR à w n a t (%)
permettent de déterminer les dosages en chaux vive à
introduire dans le sol suivant les valeurs de la teneur
en eau constatées au moment des travaux ou suivant
la valeur de l'indice CBR immédiat du sol à sa teneur
en eau naturelle (cet essai peut en effet s'avérer
d'exécution plus rapide qu'une mesure de teneur en
eau si l'on est équipé pour le réaliser directement sur
le chantier [14]), ou encore suivant la valeur de tout
autre paramètre telle que perméabilité du sol à l'air [15],
coefficient de restitution à la dynaplaque [16],
résistance au pénétromètre dynamique [17] etc. dont
on aura estimé particulièrement opportun, compte
tenu des conditions particulières du chantier
considéré, d'établir la corrélation avec le dosage en
chaux permettant d'obtenir après traitement, un
matériau d'indice CBR immédiat de l'ordre de 5 à 15,
garantissant des conditions d'exécution satisfaisantes.
Dans le cas des sols sensibles à l'eau, peu ou pas
argileux, trop humides, la méthodologie précédente
s'applique également à quelques nuances près. Tout
d'abord, comme on l'a dit, la chaux vive n'est
132

généralement plus le produit de traitement le mieux
adapté. Son emploi peut même s'avérer néfaste
lorsque le sol ainsi traité vient à se réhumidifier avant
d'être mis en remblai car, à ce moment là, la chaux
éteinte qui ne peut se combiner à une fraction
argileuse, présente en quantité suffisante dans le sol,
se comporte alors également comme un sol sensible à
l'eau non argileux trop humide. On a donc à la fois
perdu l'investissement du traitement et obtenu un
matériau encore plus difficile à mettre en remblai que
le matériau initial. Pour ces sols, le produit de
traitement à retenir sera donc quasi généralement un
ciment, mais comme l'effet recherché est l'obtention la
plus rapide possible d'une élévation de la cohésion du
sol, on aura intérêt à préférer des ciments à forte
teneur en clinker tels que les ciments CPJ ou mieux les
ciments CPA. D'autres ciments peuvent également
être concernés (ciments au laitier, aux cendres
volantes sulfocalciques type cendres de Gardanne,
etc.), mais dans tous les cas il convient, nous le
répétons, de rechercher l'optimum technico-économique
en réalisant des études de formulation pour les
principaux ciments risquant de se trouver en
concurrence sur un chantier donné.
Toujours dans la recherche de l'optimum technicoéconomique,
on peut chercher à apprécier à partir des
mêmes études l'influence du délai séparant le
compactage et le poinçonnement, afin de mettre en
évidence l'intérêt de recommencer une organisation de
chantier particulière, par exemple, interdiction de
circuler sur une couche moins de 6, 12 ou 24 heures
après sa mise en œuvre, obligation de passer par une
mise en dépôt provisoire, etc. Il faut enfin attirer
l'attention sur le fait que pour ces sols qui se
rencontrent principalement parmi les classes B 2h,
B 4h, B 5h, C 2h les valeurs de l'indice CBR immédiat à
atteindre sont sensiblement supérieures à celles
préconisées pour les sols argileux; elles doivent être de
l'ordre de 15 à 30 suivant l'importance de la fraction
granulaire (>80um) pour garantir de bonnes
conditions d'exécution.
Enfin, pour ce qui concerne les craies peu denses à
forte teneur en eau, l'effet recherché dans le
traitement, exclusivement aux ciments cette fois, est
double; il est en premier lieu de permettre l'exécution
des terrassements dans des conditions correctes, car
ces matériaux dans leur état naturel se broient
facilement, formant rapidement une pâte crayeuse
sans portance, et, en second lieu, d'assurer la stabilité à
long terme de l'ouvrage en donnant une cohésion
artificielle à la pâte crayeuse entourant les blocs. Dans
ces conditions, on comprend que l'étude de
formulation comporte d'abord une étude type CBR
immédiat identique à celle décrite pour la réutilisation
en remblai de sols sensibles à l'eau non argileux trop
humides, en visant une valeur d'indice CBR immédiat
de 15 à 30. Elle doit être suivie d'une vérification de la
résistance à la compression simple à 7 jours mesurée
sur des éprouvettes (0 = 10 cm et h = 20 cm),
confectionnées avec la même fraction 0/20 mm de
craie traitée avec les dosages déterminés dans l'étude
précédente, permettant d'obtenir les valeurs d'indice
CBR immédiat recherchées, et compactées statiquement
jusqu'à obtenir les mêmes densités sèches que
celles obtenues sur les mêmes mélanges avec l'énergie
Proctor normal. Si les résistances en compression ainsi
mesurées sont comprises entre 0,1 et 0,3 MPa (ce qui
correspond au niveau de contrainte sous 5 à 15 m de
remblai), on pourra admettre que la stabilité à long
terme sera assurée et retenir ces valeurs de dosage. A
ce moment là, et ce sera généralement le cas, c'est
l'aspect réalisation des travaux qui détermine le
dosage en ciment, mais il peut se présenter des cas où
il sera nécessaire d'augmenter cette valeur du dosage
pour pouvoir satisfaire la condition de stabilité.
Un point reste encore à préciser pour ces craies, celui
de la correction à appliquer sur le dosage « chantier »
par rapport au dosage « laboratoire » obtenu sur la
fraction 0/20 mm. S'agissant d'un matériau évolutif
très friable, il est en effet nécessaire de préjuger la
proportion de cette fraction dans la fraction totale du
sol après malaxage et compactage. Si l'on suppose le
malaxage réalisé avec des charrues à disques, matériel
qui est d'une manière générale le mieux adapté pour le
traitement des sols dans l'objectif réutilisation en
remblai, on peut compter que la fraction 0/20 mm ne
dépassera pas 50 % de la fraction totale, ce qui
permet donc de réduire de moitié le dosage sur
chantier. Si l'on utilise de grosses tritureuses à arbre
horizontal, ce n'est plus du tout le cas; ces matériels
ne sont donc pas à recommander car leur utilisation
produit une quantité trop importante d'éléments
< 20 mm.
Traitement des sols pour réalisation de couches de
forme
Considérations générales
Le recours aux traitements de sols pour réaliser des
couches de forme s'est rapidement répandu et se
développe de plus en plus. On peut d'ailleurs constater
que depuis deux ou trois ans la quasi-totalité des
projets routiers importants (autoroute ou route
nationale nouvelle) ont fait, au moins en partie, appel à
cette technique pour l'exécution de la couche de
forme. Cela s'explique par la meilleure garantie
procurée, de plus en plus souvent à coût équivalent,
voire moindre, par les sols traités eu égard aux sols
naturels traditionnellement utilisés pour cette nature
d'ouvrage [18] et par l'expérience progressivement
acquise à l'occasion des études, chantiers expérimentaux,
constatations sur chantiers réels... qui a permis
de montrer que le domaine du traitement pouvait être
étendu à la quasi-totalité des sols dont la granularité
respectait les exigences minimales requises pour
l'exécution correcte du nivellement de cette couche
(D < 250 mm).
En ce qui concerne toutefois les études de
formulation, il faut reconnaître qu'il a été assez
difficile de décider d'une part du choix du ou des
essais sur lesquels devraient s'appuyer ces études, et
d'autre part du niveau de résistance à viser pour
obtenir le meilleur indice qualité-épaisseur déjà
évoqué au début de l'article.
Pour ce qui est du premier point, on a recherché le
meilleur compromis entre : la signification du ou des
essais vis-à-vis du comportement du matériau en
133

l
couche de forme, leur commodité d'exécution dont
dépend directement le coût de l'étude et enfin le délai
de fourniture du résultat. C'est ainsi que l'on a abouti
à retenir (cf. tableau I) :
a) Dans tous les cas l'exécution d'une étude Proctor
normal poinçonnement CBR immédiat pour préciser
les valeurs de référence densité sèche maximale, teneur
en eau optimale des mélanges sols-produits de
traitement et pour préjuger des conditions de mise en
œuvre (traficabilité et compactage).
b) Une étude des performances s'appuyant soit sur
des essais de résistance à la compression simple pour
les sols traités au ciment ou chaux + ciment, soit sur
des essais de poinçonnement CBR après 4 jours
d'immersion pour les sols traités à la chaux seule. Bien
qu'ils puissent apparaître plus représentatifs, on a
écarté les essais de résistance à la traction, traction
directe et traction indirecte par essai de compression
diamétrale, en raison de la difficulté de réalisation des
premiers et pour les essais de compression diamétrale,
en raison de leur dispersion importante qui
nécessiterait de multiplier les éprouvettes pour
caractériser statistiquement les résultats.
c) Une vérification à hauteur d'au moins 75 % de la
conservation de la R c des sols traités aux ciments et
chaux + ciments lorsqu'ils sont soumis à un cycle de
conservation-immersion défini par 14 jours de
conservation (à 20 "C et hygrométrie de 100 %) et 14
jours d'immersion.
d) Une vérification, si le contexte climatique du
chantier l'exige, du comportement au gel du sol traité.
Dans le cas des sols traités aux ciments et chaux
+ ciment on vérifie que la R c d'un échantillon soumis
à un essai de gélifraction défini par 14 jours de
conservation (à 20 °C et hygrométrie de 100 %)
+ 1 jour d'immersion + 13 jours de gel-dégel (16 h à
— 5°C + 8hà + 5 °C) est encore d'au moins 75 %
de la R c mesurée sur un échantillon soumis au cycle de
conservation-immersion défini précédemment. Dans
le cas des sols traités à la chaux seule on vérifie la non
gélivité du sol par un essai de gonflement au gel tel
que celui utilisé pour le classement des sols supports
de chaussée [19].
En ce qui concerne le problème de la recherche du
meilleur indice qualité-épaisseur, on a choisi de s'en
tenir aux épaisseurs proposées dans le fascicule 2 de la
RTR pour le dimensionnement des couches de forme,
suivant la nature des matériaux dont elles sont
constituées et suivant l'état de la plate-forme de
terrassement (et la probabilité d'évolution de cet état à
long terme) sur laquelle elles seront mises en œuvre
(fig. 9). On rappelle que les valeurs des épaisseurs
données dans ce document sont des ordres de
grandeur qui ont été proposés suite aux nombreuses
constatations réalisées dans les années 70-75, sur une
grande variété de natures de couches de forme [18]. Le
paramètre épaisseur étant verrouillé, il restait à
préciser le niveau de résistance à la compression ou
l'indice CBR après immersion à viser, pour
déterminer le dosage en produit de traitement à
appliquer, et à évaluer les réductions de performances
inhérentes à des écarts par rapport aux conditions
optimales de mise en œuvre. Sur ce point, ce sont
encore principalement des constatations sur des
couches de forme en sols traités qui se sont plus ou
moins bien comportées qui ont permis de proposer les
valeurs seuils données plus loin.
Ces aspects communs aux différents types de
traitement de sols pour réalisation de couches de
forme étant exposés, nous examinons à présent
chacun de ces types de traitement en détail.
1er CAS
Plate-forme de bonne portance
insensible à l'eau,
mais pouvant poser des problèmes
de réglage ou de traficabilité
2e CAS
Plate-forme de bonne portance à la
mise en œuvre de la couche de forme
et ne risquant de se détériorer
que par les précipitations
3e CAS
Plate-forme de bonne portance
à la mise en œuvre de la
couche de forme,mais risquant de
se détériorer par les précipitations
ainsi que par la remontée de la nappe
4e CAS
Modalité
de traitement
particulière
Cas de plateforme
de
terrassement
Imperméabilisation
superficielle
Intercalation
d'un géotextiie
anticontaminant
l
Insensible à l'eau
\
moyenne —15 cm
Couche de forme
D 2
:

i
Traitement à la chaux aérienne des sols
moyennement à fortement argileux
Ce traitement repose sur la modification des sols
argileux obtenue à plus ou moins long terme par
l'attaque de la fraction argileuse du sol par la chaux et
connue sous le nom de réaction pouzzolanique. On
rappelle que cette réaction consiste tout d'abord en
une dissolution en milieu fortement basique
(pH > 12) de la silice et de l'alumine présente sous
forme mal cristalisée dans les minéraux argileux,
suivie d'une recristallisation des silico-aluminates de
calcium ainsi formés. Ce sont ces nouveaux cristaux
qui en pontant rigidement les éléments inertes du sol
élèvent les résistances du sol traité. Dans cette
réaction, la température du milieu joue un rôle
prépondérant [20]; ainsi on peut considérer que la
réaction est arrêtée au-dessous de 5 °C, qu'à 20 °C elle
peut se développer durant plusieurs mois, voire
plusieurs années, si la quantité active argile + chaux
est importante et que, pour les dosages généralement
considérés, la réaction est terminée au bout de
quelques jours à 40 °C (fig. 10). Cet aspect est donc
capital dans l'organisation de chantier si l'on prévoit
de recourir à ce type de traitement, et il convient de
préciser, suivant la zone climatique du chantier, les
périodes durant lesquelles le traitement pourra être
exécuté.
_i 1 1
100 200 300 t (j)
Le traitement à la chaux aérienne vive s'applique
préférentiellement à la réalisation de couches de forme
avec des sols argileux humides (classes A 3 h et
éventuellement A 2 h) car, dans ce cas, on mobilise
successivement les deux formes d'action de la chaux
vive : action immédiate sur la consistance du sol (par
réduction de la teneur en eau et floculation des
minéraux argileux) et action de cimentation à moyen
et long terme (par réaction pouzzolanique). Dans la
pratique, c'est également avec ces classes de sols que
l'on réunit le maximum de conditions propices à
l'obtention de bons résultats (présence de quantités
d'argile et d'eau suffisantes pour le développement de
la réaction pouzzolanique, consistance du mélange
sol-chaux ni trop faible, ni trop élevée permettant
l'obtention de densités sèches élevées avec les
compacteurs usuels).
Dans le cas des mêmes sols se trouvant à des teneurs
en eau faibles voire moyennes, les réactions
immédiates de la chaux incorporée sous forme de
chaux éteinte et surtout de chaux vive ne sont plus
opportunes; elles sont même le plus souvent néfastes
car elles accroissent encore sensiblement la
consistance déjà élevée, voire très élevée de ces sols, les
rendant impossibles à densifier suffisamment pour
provoquer la rigidification souhaitée. Le traitement
doit alors faire en sorte que l'on retrouve des
conditions de mise en œuvre satisfaisantes en
apportant à la fois les quantités de chaux et d'eau
dans les proportions qui s'imposent.
L'objet de l'étude de laboratoire est de préciser ces
éléments.
100 200 300 t(j)
Fig. 10. — Influence de la température sur « la consommation de chaux »
Ce % par le sol et sur le développement des résistances en compression
simples Rc (P. Perret, [20]).
Elle est conduite de la manière suivante :
a) On établit les courbes Proctor normal indice CBR
immédiat du sol et on prépare des quantités de
matériaux correspondant au poids de 6 à 8 éprouvettes
CBR à chacune des teneurs en eau suivantes :
Ijl w OPNÎ U3w 0 P N; l,5w 0 P N;
b) Pour chaque teneur en eau on mélange une
quantité de matériau correspondant à deux
éprouvettes CBR avec trois ou quatre dosages en
chaux vive, choisis par exemple de 0,5, 1, 2 à 4 %. On
conserve les mélanges ainsi réalisés 30 minutes en
boîtes étanches puis on réalise avec chacun d'eux deux
éprouvettes CBR compactées à l'énergie Proctor
normal.
c) Après compactage des deux éprouvettes, qui
correspondent donc à une teneur en eau et à un
dosage en chaux donnés, on poinçonne la première
immédiatement et la seconde est mise en immersion
durant quatre jours puis poinçonnée à son tour.
d) Les résultats obtenus permettent alors de tracer les
graphes (fig. 11 et 12) qui expriment les dosages en
chaux à introduire pour obtenir des valeurs de l'indice
CBR immédiat de 5, 10, 15 et des valeurs de l'indice
CBR après immersion de 15, 20, 25.
135

Ces graphiques mettent en évidence les caractères
spécifiques du traitement à la chaux aérienne, à
savoir :
— les valeurs d'indice CBR après immersion ne sont
pas indéfiniment croissantes avec le dosage en chaux,
mais atteignent rapidement un maximum correspondant
à un couple w %, % CaO bien déterminé (sur
l'exemple, fig. 12, ce sont les valeurs de w % = 26 % et
% CaO = 1,5 % qui permettent d'atteindre l'indice
CBR après immersion maximale de 26). Cette valeur
maximale est caractéristique du matériau et de
l'énergie de compactage appliquée. On a considéré ici
uniquement l'énergie Proctor normal parce que
relativement représentative de celle appliquée sur les
chantiers pour ce type de travaux, mais suivant
l'importance du chantier il pourrait être justifié
d'étudier aussi l'évolution de la valeur maximale de
l'indice CBR après immersion pour différentes valeurs
de l'énergie de compactage (ce qui nécessiterait
évidemment de répéter l'étude de formulation
précédente pour chaque valeur d'énergie considérée).
Fig. 11. — Exemple d'étude de formulation pour l'utilisation en couche de
forme d'un sol A3 (w p = 22%, w L = 46%, w 0 P N = 20%). Graphes,
indice CBR immédiat et indice CBR après immersion = f(%CaO).
Le traitement à la chaux aérienne exige que les sols se
trouvent dans un état d'humidité élevée pour obtenir
les résistances souhaitées. Si leur teneur en eau
naturelle w nat est inférieure à w0PN, il sera
pratiquement toujours nécessaire de les humidifier
pour élever leur teneur en eau d'une valeur Aw
permettant de les placer dans la fourchette
1,1 w 0 P N < w < 1,5 w0PN. C'est à partir de la teneur
en eau corrigée et mesurée sur le chantier que l'on
déterminera à l'aide des abaques (fig. 12) les valeurs
du dosage en chaux à introduire pour atteindre la
valeur de l'indice CBR après immersion souhaitée,
après avoir vérifié toutefois, sur les mêmes abaques,
que le dosage choisi garantit également de bonnes
conditions de réalisation (indice CBR immédiat
compris entre 5 et 15).
Courbes d'Iso-CBR après immersion
Courbes d'Iso-CBR immédiat
Fig. 12. — Exemple d'étude
de formulation pour l'utilisation
en couche de forme
d'un sol A 3 (w = 22 %,
I =24%, w O P N = 20%).
Abaques donnant les dosages
en chaux à introduire en
fonction de la teneur en eau
pour obtenir les valeurs de
l'indice CBR immédiat de 5,
10, 15 et de l'indice CBR
après immersion de 15, 20 et
25
CaO (%)
136

À
Si l'on prévoit d'apporter conjointement l'eau et la
chaux nécessaires en pratiquant un traitement au lait
de chaux, il convient de préparer un lait de chaux à la
concentration suivante :
avec
chaux vive (g) X
C ou = —
eau (g) Y
X = augmentation en % de teneur en eau
recherchée,
Y = dosage en chaux vive nécessaire en %
également.
en remarquant toutefois qu'au-delà d'une concentration
C > 0,5 l'écoulement du lait de chaux n'est plus
réalisable.
Pour ce qui concerne les valeurs de l'indice CBR après
immersion à viser pour garantir la qualité d'une
couche de forme en matériaux argileux traités à la
chaux, l'expérience actuelle, bien qu'encore assez
limitée, permet néanmoins de proposer la valeur de 20
comme suffisante. La Recommandation pour le
traitement en place des sols fins à la chaux [9]
proposait à titre provisoire une valeur de 25 qui, à
l'usage, s'est avérée trop sévère.
Il convient de souligner également que l'augmentation
de la valeur de l'indice CBR après immersion par
rapport à celle de l'indice CBR immédiat, toutes
conditions égales par ailleurs, constitue en elle-même
une confirmation de l'aptitude du sol à réagir
favorablement avec la chaux.
Avant d'en terminer avec le traitement à la chaux
pour réalisation de couches de forme, il convient
d'argumenter le choix des indices CBR immédiat et
après 4 jours d'immersion comme critères de base de
l'étude de formulation. Ces critères ont été choisis en
raison de la lenteur déjà mentionnée des réactions de
cimentation de la chaux sur la fraction argileuse
(plusieurs mois à 20 °C), qui fait que le fonctionnement
d'une couche de forme en sol traité à la chaux
seule peut être assimilé à celui d'une couche en
matériau non lié durant une bonne partie du temps ou
elle joue son rôle dans la phase « chantier ».
On conçoit alors que, dans ces conditions, il soit
justifié de vérifier tout d'abord que la résistance au
cisaillement du sol immédiatement après le traitement
soit déjà suffisante pour remplir ce rôle, d'où la
recherche d'un indice CBR immédiat de l'ordre de 10,
mais également que cette valeur ne puisse en aucun
cas régresser sous l'action des agressions climatiques
habituelles en phase chantier (pluies, remontées
capillaires) d'où la recherche d'un indice CBR après
4 jours d'immersion de 20. Le fait que l'on exige un
indice CBR après immersion sensiblement supérieur à
celui de l'indice CBR immédiat s'explique par la
recherche d'une confirmation de la réactivité du
mélange sol-chaux comme déjà indiqué plus haut. Il
est certain toutefois que cette démarche ne vaut que
pour les couches de forme dont on peut avoir la quasicertitude
qu'elles ne seront pas soumises à un cycle de
gel-dégel important avant d'avoir terminé leur rôle en
phase chantier. Si cela n'est pas le cas, il faut alors
abandonner le traitement à la chaux seule ou
éventuellement vérifier, par des essais de gélifraction
s'inspirant de ceux proposés dans l'étude de
traitement au ciment décrite plus loin, que le sol traité
conserve des caractéristiques suffisantes après une
période hivernale.
Même lorsque l'on peut estimer avec une bonne
certitude que le rôle de la couche de forme en phase de
chantier sera terminé avant l'apparition des premiers
gels, il importe de caractériser le comportement au gel
à long terme du sol traité sous l'angle du gonflement
pouvant résulter de la cryosuccion. Il convient alors
de soumettre à l'essai de gonflement au gel [18] une
série d'éprouvettes de 10 cm de diamètre et de 20 cm
de haut (ou 0 = 5 cm h = 10 cm si les plus gros
éléments du matériau n'excèdent pas 5 mm) obtenues
par compactage statique en considérant les valeurs de
w %, CaO % et Yc qui ont permis d'obtenir la valeur
d'indice CBR après immersion visée.
En définitive, il faut reconnaître que la réalisation de
couches de forme à partir de sols argileux traités à la
chaux seule constitue dans le contexte géologique et
climatique français une technique assez complexe qui
présente des risques d'échec non négligeables. C'est
toutefois la seule technique envisageable actuellement
pour utiliser des sols très argileux dans cette nature
d'ouvrage et si, pour un chantier donné, d'importantes
quantités de ces sols existent en même temps que des
conditions de climat tempéré et relativement humide,
il ne faut en aucun cas écarter cette solution qui alors
présente un maximum de chances de réussite.
Traitement au ciment de sols peu ou pas argileux
Cette technique de traitement utilise la prise résultant
de l'hydratation des ciments qui agglomère les
minéraux inertes (quartz) en provoquant une
rigidification du squelette granulaire. La fraction
argileuse éventuellement présente dans le sol peut soit
être simplement emprisonnée dans le squelette rigidifié
soit, si le ciment utilisé comporte une proportion
importante de clinker, réagir avec la chaux dégagée
par l'hydratation de ce type de ciment pour former à
son tour un ciment qui viendra encore accroître à plus
ou moins long terme la rigidité du sol traité selon le
même processus que celui développé dans le
traitement à la chaux décrit précédemment.
Contrairement à ce qui se passe dans le cas de la
chaux aérienne sur les matériaux argileux, la
rigidification provoquée par la prise des ciments est
rapide, et bien qu'elle dépende également de la
température du milieu, on peut considérer qu'elle est
déjà très avancée au bout de 7 jours, et quasi terminée
à 90 jours sous le climat français. Néanmoins, elle
s'interrompt aussi pour des températures inférieures à
0 "C. Contrairement à la chaux le ciment n'a pas une
action spectaculaire et immédiate sur la consistance
du sol avec lequel il est mélangé, ce qui peut être un
avantage ou un inconvénient suivant que la
137

consistance du sol avant traitement est proche ou non
de la consistance requise pour une bonne mise en
œuvre.
Enfin, du fait de la rapidité de rigidification produite
par les ciments, les couches de forme ainsi traitées se
distinguent nettement de celles réalisées avec des sols
traités à la chaux aérienne car le comportement des
premières peut être considéré comme analogue à celui
d'une couche liée dès les premiers âges alors que l'on a
vu que ce n'était pas le cas pour une couche de sol
argileux traité à la chaux.
Ces rappels des principes d'action des ciments dans les
couches de sols traités expliquent qu'il ne serait pas
valable d'appliquer à ce traitement la même
méthodologie d'étude de formulation que celle
proposée pour le traitement à la chaux. On a donc été
conduit à rechercher une méthodologie s'appuyant à
la fois sur un paramètre significatif vis-à-vis des
conditions de réalisation et sur un paramètre
représentatif des résistances à long terme. Pour le
premier aspect, c'est évidemment encore l'indice CBR
immédiat qui a été retenu, et pour le second on a opté,
toutes considérations examinées, pour la valeur de la
résistance à la compression simple mesurée à 7 et à
28 jours d'âge, et exprimée par la moyenne de trois
éprouvettes de 10 cm de diamètre et de 20 cm de haut
(ou 0 = 5 cm; h = 10 cm pour les sols dans
D < 5 mm).
Le schéma complet proposé pour l'étude de
formulation d'un traité au ciment pour emploi en
couche de forme est donc le suivant :
a) Établissement des courbes Proctor normal CBR
immédiat réalisées sur le mélange sol + C % de
ciment (C dosage médian explicité en b) après
avoir observé un délai de 30 minutes en boîtes
étanches entre malaxage et compactage. Ces courbes
permettent de déterminer les valeurs de y d O P N et
w %op N e t d'évaluer les conditions d'exécution dans la
fourchette des teneurs en eau prévisibles au moment
des travaux. Il convient toutefois de souligner une
difficulté résultant de l'interprétation assez peu précise
que l'on peut faire de l'indice CBR immédiat sur les
sols peu ou pas argileux justiciables du traitement au
ciment seul. Sauf à disposer d'une expérience
particulière, il convient d'interpréter les valeurs de
l'indice CBR immédiat vis-à-vis des conditions de
réalisation, comme indiqué au tableau VIII.
b) Réalisation d'éprouvettes de 10 cm de diamètre et
de 20 cm de haut ou de 5 cm de diamètre et de 10 m de
haut en faisant varier les valeurs des paramètres
suivants :
— le dosage en ciment : on considérera généralement
trois valeurs de dosage C", C, C + , que l'on pourra
choisir à défaut d'une meilleure connaissance du
problème, égales aux valeurs indiquées au tableau IX ;
— la teneur en eau des mélanges : à partir des courbes
Proctor CBR précédentes on pourra considérer les
trois valeurs suivantes :
w~ = 0,75 w 0 P N; w = w O P N; w + = 1,25 w 0 P N
Classes de sols
TABLEAU
E„ A„ B„ B2, D„ B5, B6,
A2...
E2, B3, B4. C2, D2,...
Classe de sols
A,, B,, D„ A2, B2, E,...
TABLEAU
B3, B4, B5, B6, C2, D2, E2...
VIII
Indice CBR immédiat
garantissant les conditions de
réalisation
Entre 15 et 30
Entre 30 et 50
IX
3; 6; 9
3; 4; 6
Dosages en ciment
C", C, C + (%)
— la densité sèche : toujours en s'appuyant sur les
courbes Proctor CBR, on considérera les valeurs
suivantes :
Yd = 0>95 Yd0pN» Yd + = YdOPN
— pour les sols faciles à compacter (sables
homométriques), on considérera plutôt
Yd + = 1,05 YdopN
— pour les sols difficiles à compacter (substratum de
faible portance), on considérera plutôt
Yd" =
0,9 ydoPN•
c) Les éprouvettes ainsi constituées sont conservées
dans les conditions indiquées dans le tableau X avant
d'être soumises à l'essai de résistance à la compression
simple.
Le dernier point restant à préciser est celui de la
valeur de la résistance à la compression simple
pouvant être considérée comme suffisante pour
garantir l'utilisation d'un sol traité au ciment en
couche de forme. L'expérience actuelle a montré que
pour les épaisseurs indiquées dans la RTR, des valeurs
de R c comprises entre 1 et 1,5 MPa à 7 jours
conduisent à des matériaux de caractéristiques
satisfaisantes, des valeurs allant jusqu'à 2 MPa
pouvant toutefois s'avérer nécessaires sur certains
matériaux et certaines conditions climatiques
particulièrement rudes.
Partant de ces valeurs, il est pratique d'établir, à l'aide
des résultats obtenus après écrasement des différentes
éprouvettes recensées dans le tableau X, des abaques
(fig. 13) permettant de visualiser l'influence des
paramètres dosage en ciment, teneur en eau,
compacité sur la R c à 7 jours. A partir de ces abaques
on peut évaluer les chutes de résistances produites par
des valeurs de teneur en eau (w %ch) et de compacité
(Ydch) constatées réellement sur le chantier et
s'écartant plus ou moins des conditions optimales de
mise en œuvre, et en déduire le surdosage en ciment
nécessaire pour compenser ces chutes de caractéristiques.
Il est également possible de vérifier à partir de
ces résultats que la progression des R c se développe
normalement dans le temps en établissant des
graphiques analogues à celui proposé figure 14 pour le
traitement mixte qui va être examiné à présent.
138

à
TABLEAU
X
Tableau récapitulatif des différentes modalités à considérer dans une étude de formulation d'un sol traité
au ciment
Modalités de préparation
Modalités de conservation
Cas
Dosage
en
ciment
Teneur
en eau
Compacité
En atmosphère
saturée à 20 °C
(j)
Sous
immersion
(j)
Sous cycle (')
gel-dégel
(j)
Paramètre
étudié
1 C w
OPN Yd OPN
7-28-90 14c + 14i ( 2 ) 14c + 1i + 13g ( 3 )
Modalités
de
référence
w 7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g 2 C Dosage
OPN Yd OPN en
3 C + w
OPN Yd OPN 7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
ciment
4 C 1,25 w 0 P N
5 C 0,75 w 0 P N
Yd OPN
Yd OPN
7-28
7-28
14c + 14i
14c + 14i
14c + 1i + 13g
14c + 1 i + 13g
Teneur
en
eau
6 C w 7(')
C w
OPN
9 5
°' Yd OPN
7-28 14c + 14i 14c + 1i + 13g
O- Yd 9 OPN
7-28 14c + 14i 14c + 1i + 13g
OU
OPN 1.05 7 d 0 P N 7-28 — —
Densité
sèche
(') A ne réaliser qu'en fonction des caractéristiques particulières du chantier considéré.
( 2 ) Lire: 14 jours de conservation à 20 "C, hygrométrie = 100% + 14 jours de mise en immersion.
( 3 ) Lire: 14 jours de conservation à 20 °C, hygrométrie = 100% + 1 jour d'immersion + 13 jours de cycles gel-dégel: 16 h à
— 5°C, 8 à + 5°C.
Modalités de référence
pour le limon A
t
CaO 1,5 %
Ciment 5 %
W 0 P N
100%7 DOPN
Limon A donnant
satisfaction
wp = 26 |p = 6
T D O P N = 1,79 t/m 3
«c=f|w|j
)?d°
C %
<
z
o
w 0 P N =13,5 %
Modalités de référence
pour le limon B
t
CaO 1,5%
Ciment 5 %
W 0 P N
100%7 DOPN
Limon B ne donnant
pas satisfaction
wp = 18 Ip = 8
y DOPN = 1,77 t/m 3
W Q P N =12 %
0 7 28 90 Temps (j)
Fig. 13. — Représentation des variations de Rc (à 7j) en fonction de: %de
ciment, w % de mise en œuvre, y d de mise en œuvre. Détermination du surdosage
en ciment à apporter pour compenser des valeurs w c h et y d c h différentes des
conditions optimales yd0FN et w 0 P N.
Fig. 14. — Exemple de représentation graphique de l'évolution dans le
temps des résistances constatées sur deux limons traités à la chaux et au
ciment. La courbe de comparaison du limon A établie pour les modalités
de référence (cf. tableau XI) permet d'évaluer l'influence des paramètres
de mise en œuvre ( % ciment, % de chaux vive, w %, yd) sur les
résistances obtenues à 7, 28 et 90 jours. Elle permet également de déceler
la mauvaise adaptation de ce type de traitement au cas du limon B.
139

Traitement à la chaux aérienne et aux ciments
(traitement mixte) des sols peu et moyennement
argileux
Dans ce traitement, on utilise la complémentarité
d'action de la chaux aérienne sur la fraction argileuse
du sol d'une part et des ciments sur la fraction
granulaire d'autre part. Conformément aux principes
d'action de la chaux et des ciments développés
précédemment, on conçoit que ce type de traitement
s'adresse tout particulièrement aux sols moyennement
argileux, humides, voire très humides (classes A 2h,
B 6h). Dans le cas de ces sols, on mobilise en effet
successivement :
— les réactions immédiates de la chaux sur la fraction
argileuse qui, on l'a vu, provoquent une augmentation
immédiate et importante de la consistance du sol. Cela
permet tout d'abord de réaliser, dans de bonnes
conditions, les différentes phases de l'exécution du
traitement et une fois le traitement exécuté de rétablir
rapidement (1 à 2 jours après le traitement) la
circulation sur la couche traitée. En effet, la résistance
au cisaillement du sol ainsi traité est alors
généralement suffisante pour que la prise hydraulique
du ciment puisse se développer normalement, malgré
les contraintes induites par la circulation; il convient
toutefois de l'interrompre si une imbibition de la
couche vient à se produire au très jeune âge du
traitement (< 7 jours);
— la prise hydraulique à court et moyen terme,
provoquée par l'hydratation du ciment, qui confère
progressivement (de quelques jours à quelques
semaines) une cohésion élevée et permanente au
matériau traité;
— les réactions à long terme de la chaux sur la
fraction argileuse, qui produisent une rigidification
complémentaire à celle imputable au ciment et qui
renforcent à long terme les propriétés mécaniques de
la couche traitée, aspect qui peut s'avérer très
intéressant dans le cas d'une couche fortement
sollicitée durant la phase chantier.
Dans le cas des sols peu argileux humides (classes
B 5h, Ajh, B2h...) ce type de traitement est également
très souvent justifié, mais ce sont alors principalement
les réactions immédiates de la chaux aérienne et la
prise hydraulique du ciment qui sont mises à profit
pour faciliter l'exécution du traitement, et dans ce cas
il convient, d'une manière générale, de ne pas
autoriser la circulation sur la couche traitée au très
jeune âge (< 7 jours) étant donné que le matériau
garde une grande sensibilité à l'eau durant cette
période.
Enfin, dans le cas des sols moyennement argileux à
teneur en eau moyenne ou faible, le traitement mixte
peut, en principe, être envisagé moyennant un
arrosage rigoureusement contrôlé. Dans ce cas, c'est
évidemment la recherche d'un complément de
rigidification à long terme qui constitue l'intérêt
majeur du traitement mixte; il faut souligner toutefois
que jusqu'à présent il n'a encore pratiquement jamais
été appliqué de manière rationnelle sur les chantiers
français, et nous ne le développerons pas davantage.
Les principes de l'étude de formulation, dans le cas du
traitement mixte, associent bien entendu à la fois les
principes exposés dans les études de formulation des
sols traités à la chaux aérienne seule et traités au
ciment seul.
D'un point de vue général, on peut considérer que
l'étude de formulation d'un sol traité à la chaux et au
ciment comprend tout d'abord une étude type
« réutilisation en remblai de sols argileux trop
humides », suivie d'une étude type « utilisation en
couche de forme de sols peu ou pas argileux traités
aux ciments », avec toutefois les particularités
examinées ci-après.
La première des deux études est conduite de la même
manière que décrite précédemment, à cela près que le
dosage en chaux vive maximale à considérer peut être
limité à 3 %, valeur constituant à l'expérience une
limite technique et économique. Cette étude aboutit,
comme on l'a vu, à fixer le dosage en chaux vive à
introduire dans le sol, en fonction de sa teneur en eau
naturelle, pour élever sa consistance jusqu'à obtenir
une valeur de l'indice CBR immédiat de l'ordre de 5 à
10 pour les sols moyennement argileux (A 2, B 6) et de
l'ordre de 10 à 15 pour les sols peu argileux (A 1 5 B 5,
B 2). Elle fournit également les caractéristiques de
compactage y d 0pN„ e t W OPN 0 du sol naturel.
La seconde étude est réalisée en principe sur un
mélange sol + 1,5 % de chaux vive; un dosage en
chaux différent peut, le cas échéant, être pris en
considération si l'on prévoit que pour le chantier en
question la valeur de 1,5 % a peu de chances d'être
appliquée, compte tenu de la teneur en eau prévisible
du sol du moment des travaux; on prendra alors le
dosage en chaux le plus probable, compte tenu de
cette teneur en eau. En l'absence d'une prévision
fiable de la teneur en eau à l'exécution, on considère
donc la valeur de 1,5 % de chaux vive et on prépare, à
partir du sol séché à l'air, jusqu'à au moins 0,5 w O P N ,
une quantité du mélange sol + 1,5 % chaux suffisante
pour effectuer un essai Proctor normal sur ce mélange
en cinq points minimaux, ainsi que pour pouvoir
mouler le nombre d'éprouvettes de 5 cm de diamètre
et de 10 cm de haut ou de 10 cm de diamètre et de
20 cm de haut, tel que prévu dans le tableau XI. Pour
l'exécution de l'essai Proctor normal, on humidifie des
quantités de l'ordre de 6 kg de ce mélange
(correspondant à chacune des éprouvettes dans le
moule CBR sur lesquelles est réalisé l'essai) à des
teneurs en eau croissantes, dont trois au moins
dépassent la w 0 P N du sol naturel. On malaxe jusqu'à
homogénéisation du mélange et on conserve les
échantillons 24 heures en boîtes étanches, avant de les
soumettre à Fessai Proctor normal. Le but de cet essai
est de déterminer les références de compactage yd O P N |
et w 0 P N à partir desquelles on pourra mouler les
différentes éprouvettes prévues dans le tableau XI.
• On constate qu'apparaissent à nouveau, dans ce
tableau, les notations C + , C, C~, 1,25 w 0 P N,
0,75 w 0 P N, 0,95YdOp>v °> 9 Ydopiv ^YdOPN, q u i
140

À
TABLEAU
XI
Tableau récapitulatif des différentes modalités à considérer dans l'étude
de formulation d'un sol traité à la chaux et au ciment
Cas
Dosage
en
chaux vive
Modalités de préparation
Dosage
en
ciment
Teneur
en
eau
Densité
sèche
En atmosphère
saturée à 20 °C
(j)
Modalités de conservation
En
immersion
(j)
Sous
gel-dégel
C)
Paramètre
étudié
1 1,5 C w
0PN, Yd OPN (
7-28-90 14c + 14i ( 2 ) 14c + 1i + 13g ( 3 )
Modalités
de
référence
2 1,5 C + w
OPN, Yd OPN, 7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g Dosage
en
3 1,5 C w
OPN, Yd OPN, 7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
ciment
4 0 C W
OPN 0 Yd OPN 0
7-28-90 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
5 3 C w
OPN, Yd OPN, 7-28-90 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
Dosage
en
chaux
vive
6 1,5 C 1,25 w 0p N_ Yd OPN, 7-28 14c + 14i 14c + li + 13g Teneur
en
7 1,5 C 0,75w O P N
Yd OPN, 7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
eau
8 1,5 C w
OPN, 0.95 Yd OPN, 7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
0.9 Yd OPN,
7-28 14c + 14i 14c + 1 i + 13g
9(') 1,5 C w OPN,
ou
1.05 Y d 0PN, 7-28 — —
Densité
sèche
(') A ne réaliser qu'en fonction des caractéristiques particulières du chantier considéré.
( 2 ) Lire: 14 jours de conservation à 20 °C, hygrométrie: 100% + 14 jours de mise en immersion.
( 3 ) Lire : 14 jours de conservation à 20 °C, hygrométrie : 100 % + 1 jour de mise en immersion + 13 jours de cycles gel-dégel 16 h à
— 5°C + 8 h à + 5°C.
figuraient déjà dans le tableau X relatif à l'étude de
formulation d'un sol traité au ciment. Les mêmes
considérations, et notamment celles concernant le
choix des valeurs de C , C, C , s'appliquent.
+
• On constate également qu'une étude complète de
formulation, telle que définie dans ce tableau,
constitue un travail considérable qui nécessite de
manipuler des quantités importantes (de l'ordre de 5 à
600 kg dans le cas où les valeurs de Rc sont mesurées
sur la moyenne de trois éprouvettes 0 = 10 cm et
h = 20 cm). Il y a donc lieu, avant d'entreprendre une
telle étude, de réfléchir au préalable à la meilleure
organisation et à la méthode de travail à appliquer, et
en particulier d'établir systématiquement un phasage
rigoureux des différentes opérations élémentaires
requises par l'étude.
Les résultats des mesures de Rc déterminées sur les
éprouvettes confectionnées selon les modalités du
tableau peuvent être exprimés sous la forme des
graphiques déjà présentés (fig. 13). Il convient alors
d'ajouter une échelle supplémentaire sur l'axe des
abscisses, proportionnelle aux dosages en chaux, et de
représenter les variations de Rc en fonction de ce
paramètre. Comme dans le cas du traitement au
ciment, seul ces graphiques permettent de déterminer
le dosage en ciment à appliquer sur le chantier,
compte tenu du dosage en chaux qui s'est avéré
nécessaire à la bonne réalisation du chantier et pour
obtenir, à 7 jours, la résistance de 1 à 1,5 MPa.
Il est également nécessaire, et cela vaut aussi pour le
traitement au ciment seul, de vérifier l'allure de la
progression des résistances dans le temps des
éprouvettes de sol traité suivant les différentes
modalités envisagées. A cet égard, le graphique
(fig. 14) représentant l'évolution des Rc aux différents
âges et modalités envisagés dans le tableau XI montre
la différence de réactivité avec le ciment pouvant
exister entre deux limons de caractéristiques
géotechniques pourtant assez voisines, mais dont l'un
avait fixé des nitrates, alors que si l'on s'était limité à
considérer les Rc à 7 jours, la différence n'aurait peutêtre
pas attiré l'attention. A partir de ce graphique, on
peut également apprécier l'influence d'éventuels écarts
par rapport aux conditions optimales de mise en
œuvre sur les valeurs de Rc, et orienter en conséquence
la surveillance et le Contrôle du chantier.
CONCLUSION
On retirera peut-être de la lecture de ce qui précède
l'impression que les traitements de sols requièrent,
notamment lorsqu'ils visent la réalisation de couches
de forme et a fortiori d'assises de chaussées, des études
de laboratoire lourdes et coûteuses. Encore faut-il
rappeler que ce qui est proposé constitue le
compromis technique et économique jugé le meilleur
par les praticiens les plus expérimentés dans cette
technique.
141

Il conviendra toutefois de se conformer à l'exécution
de l'intégralité des opérations requises pour ces études
chaque fois que l'on abordera une formation
géologique nouvelle, ou chaque fois qu'un nouveau
produit de traitement entrera en compétition, ou
encore à l'occasion de tout nouveau chantier de
traitement important. C'est en effet à ce prix
seulement que l'on sera en mesure d'appréhender
objectivement les conséquences sur la dispersion des
résistances imputables à des écarts de tel ou tel
paramètre par rapport à sa valeur optimale, et par
conséquent que l'on pourra exercer un suivi efficace et
rationnel du chantier.
Dans l'avenir, au fur et à mesure de l'expérience
acquise et à condition d'avoir analysé et synthétisé les
résultats des trois volets que consituent l'identification
des sols, l'identification des liants et les études de
formulation, il n'est pas exclu qu'il soit possible,
régionalement du moins, de définir avec une précision
satisfaisante les paramètres d'un traitement de sol à
partir d'une procédure allégée, celle-ci se limitant
alors à la vérification, par quelques recalages des
règles et des corrélations qui auront été établies à
l'occasion des études antérieures.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] Ministère de l'Équipement et de l'Aménagement du
territoire, Direction des Routes et de la Circulation
routière, Catalogue 1977 des structures types de chaussées
neuves.
[2] SETRA-LCPC, Recommandation pour les terrassements
routiers, fasc. 1-2-3, janv. 1976 et fasc. 4, oct. 1981.
[3] SCHAEFFNER M., CAUSERO M., Utilisation des marnes du
Keuper en terrassement. Chantier expérimental de
traitement à la chaux, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 71,
mai-juin 1974, p. 45-64.
[4] BARTHÉLÉMY Y., CHABERT M., Innovations technologiques
dans l'utilisation et le traitement des graves
argileuses glaciaires de l'autoroute A42, RGRA, 583,
févr. 1982.
[5] Ministère de l'Urbanisme et du Logement et ministère
des Transports LCPC, Note d'information technique,
Reconnaissance géologique et géotechnique des tracés de
routes et autoroutes, 1982, 112 p.
[6] PUIG J., CARIOU J., Sonde pour la détermination des
variations de la teneur en eau dans un déblai, Bull,
liaison Labo. P. et Ch., 60, juill.-août 1972, p. 50-53.
[7] TRAN NGOC LAN, SCHAEFFNER M., Utilisation de l'essai
au bleu de méthylène en terrassements routiers, Bull,
liaison Labo. P. et Ch., 111, janv.-févr. 1981.
[8] FOURMAINTRAUX D., MISHELLANY A., Abrasivité et
broyabilité des roches, une nouvelle technique d'essai
et d'analyse mise au point par le LCPC, Équipement
mécanique carrières et matériaux, 187, oct. 1980.
[9] SETRA-LCPC, Recommandation pour le traitement en
place des sols fins à la chaux, août 1972.
[10] Normalisation française des Ciments, janv. 1982,
Centre d'information de l'Industrie cimentière, 41,
avenue Friedland 75008 Paris.
[11] MODE OPÉRATOIRE LCPC, Mesure du coefficient n
d'activité du laitier granulé, de haut fourneau, Dunod,
1970.
[12] FERDY F., Utilisation des graves-cendres volantes de
Gardanne en technique routière, Bull, liaison Labo. P.
et Ch., 82, mars-avr. 1976, p. 25-32.
[13] RAT M., SCHAEFFNER M., Classification des craies et
conditions de réutilisation en remblai, Bull, liaison
Labo. P. et Ch., 123, janv.-févr., 1983, p. 65-74.
[14] YONNET D., GESTIN G., Utilisation d'une presse CBR
sur chantier dans un gourgon, Bull, liaison Labo. P. et
Ch., 83, mai-juin 1976, p. 138-139.
[15] LEFLAIVE E., SCHAEFFNER M., Compactibilitè des sols
appréciée par la mesure de leur perméabilité à l'air,
Commun, colloq. inter, sur le compactage, ENPC-
LCPC, Paris, avr. 1980, Ed. anc. ENPC.
[16] BENOIST J., SCHAEFFNER M., La Dynaplaque, Bull, liaison
Labo. P. et Ch., 122, nov.-déc. 1982, p. 61-72.
[17] CENTRE DE RECHERCHES ROUTIÈRES ICRR), Estimation rapide
de la portante des sols à l'aide d'une sonde de battage
légère tvpe CRR. Méthode de mesure. Mode opératoire,
MF 39/78, Bruxelles 1978.
[18] DE RAGUENEL A., PUIATTI D., GESTIN G., Constatations
sur les couches de forme de l'autoroute A13, Bull, liaison
Labo. P. et Ch., 85, sept.-oct. 1976, p. 103-112.
[19] Ministère de l'Équipement LCPC, Gel et dégel des
chaussées, Note d'information technique, janv. 1975.
[20] ESTÉOULE J., PERRET P., Le traitement des sols fins à la
chaux, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 99, janv.-
févr. 1979, p. 99-109.
142

Utilisation de l'essai au bleu de méthylène
en terrassement routier
TRAN NGOC LAN
Ingénieur
Département de géotechnique
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
Présentation
Marc SCHAEFFNER
Chargé de mission
Département de géotechnique
Laboratoire central des Ponts et Chaussées
RÉSUMÉ
Cet article expose d'une façon détaillée le principe
opératoire de l'essai au bleu de méthylène.
Après avoir dégagé, à l'aide de rappels de la
minéralogie des argiles, la signification fondamentale
de cet essai, on le propose comme
critère de classification des sols sous l'angle de
l'importance de leurs phases argileuses. Appliqué
à la classification décrite dans la Recommandation
pour les terrassements routiers (RTR), cet
essai apporte à celle-ci :
- une simplification, car il s'applique aussi bien
aux sols pulvérulents qu'aux sols cohérents,
- une amélioration sur divers points, en particulier
dans le cas des matériaux pour lesquels
il n'existe pas d'essais satisfaisants (graves pauvres
en fines, roches...).
On met à profit par ailleurs le fait que le nouvel
essai s'effectue sur une suspension aqueuse pour
mettre au point un procédé opératoire qui,
en un seul traitement simple et rapide de l'échantillon,
permettra, une fois acquises toutes les
données, de déterminer la classe RTR d'un sol.
Enfin, les résultats des études de corrélation avec
les essais classiques de sols montrent qu'à partir
de la valeur de bleu on peut présumer le comportement
d'un sol.
MOTS CLÉS : 42 - Essai - Argile - Classification -
Sol - Teneur - Terrassement - Evaluation - Minéralogie
- Adsorption - Bleu de méthylène - Essai
d'identification.
L'identification des sols est un problème plus ou
moins critique et complexe qui se pose lors de l'étude
de tout projet de génie civil et de bâtiment.
Son rôle général est de fournir une partie des données
nécessaires à la définition des conditions de réalisation
de l'ouvrage projeté dans le site qui lui a été
réservé. Lorsque cet ouvrage est constitué en tout ou
partie en terre, ce rôle général se double de celui de
caractériser les sols rencontrés sur le site, ou éventuellement
à proximité, en tant que matériaux de
construction.
Si l'on considère plus particulièrement ce second
aspect qui est très important dans le cas d'ouvrages
tels que remblais routiers, ferroviaires, digues, barrages,
etc., on peut dire que l'objectif principal de
l'identification des sols est de donner, dans les meilleures
conditions de coût et de délai, une image suffisamment
précise du sol rencontré pour pouvoir le
situer dans une classe de sols à laquelle correspondent
des conditions de mise en œuvre spécifiques.
Il revient à la Recommandation pour les terrassements
routiers* d'avoir pour la première fois proposé
une classification générale des sols indiquant, pour
chacune des classes qu'elle distingue, les conditions
normales d'utilisation des sols en remblai et en couche
de forme.
* Ministère de l'Équipement, SETRA, LCPC, Recommandation
pour les terrassements routiers, 1. Établissement des projets et
conduite des travaux de terrassement, 2. Utilisation des sols en
remblai et en couche déforme, 3. Compactage des remblais et des
couches de forme, janv. 1976.
5
Bull, liaison Labo. P. et Ch. -111 - janv.-févr. 1981 - Réf. 2519

L'intérêt de cet outil dans l'étude des projets, la rédaction des marchés, la conduite
et le contrôle des travaux de terrassement, n'est plus à démontrer ; de nombreuses
publications et notamment dans le Bulletin de liaison en ont déjà largement rendu compte
ces dernières années**.
Aujourd'hui, c'est-à-dire environ quatre ans après la mise en application de la
nouvelle classification, il apparaît possible d'y apporter quelques compléments et améliorations
à la lumière d'une part des résultats des études générales poursuivies depuis
cette époque sur Videntification des sols, et d'autre part des constatations réalisées par
les ingénieurs ayant suivi son application pratique sur les chantiers.
Il faut se souvenir en effet que la classification des sols proposée en 1976 comportait
dans la classe particulièrement importante des «Roches évolutives » quelques
« blancs » portant la mention « en cours d'étude » ; par ailleurs, à plusieurs occasions, des
ingénieurs ont dénoncé le caractère insuffisamment significatif des critères retenus pour
définir la classe des sols insensibles à l'eau et plus particulièrement les sous-classes Ü2et
D3, insuffisances d'autant moins tolerables que le fait de situer un matériau dans cette
classe a des conséquences capitales sur les choix technico-économiques dans le cas d'un
projet de terrassement routier. Il faut enfin rappeler le problème général posé par les
difficultés pratiques de mesure des critères retenus pour la définition des autres classes.
Les compléments et améliorations de la classification des sols, présentés dans cet
article, découlent de l'introduction de la « valeur de bleu de méthylène » dans la panoplie
des critères d'identification des sols. Ce critère nouveau est mesuré par V essai au bleu de
méthylène, imaginé et développé par M. Tran Ngoc Lan depuis 1973 ; il s'agit d'un essai
remarquable par la qualité de l'information apportée eu égard à sa rapidité d'exécution et
la simplicité du matériel qu'il requiert.
Dans l'article qui suit, M. Tran Ngoc Lan propose une nouvelle démarche intéressante
à plus d'un titre, qui s'appuie en premier lieu sur les deux critères suivants:
dimension des plus gros éléments et valeur de bleu, pour classer les sols dans l'une ou
l'autre des classes définies dans la Recommandation pour les terrassements routiers.
Dans un premier temps, on peut considérer qu'il est souhaitable dans les études
d'identification des sols d'inclure systématiquement la valeur de bleu aux autres critères
traditionnels (Ip, ES, < 80 \xm < 2 mm...) ; il conviendra alors d'interpréter une absence
éventuelle de convergence entre les deux démarches comme une nécessité d'identifier
plus finement le sol considéré.
Il est possible qu'à l'usage, la valeur de bleu se révèle comme pouvant se substituer
avantageusement à certains des critères pris en compte dans la classification actuelle
définie par la recommandation.
Toutefois, et quels que soient les progrès apportés par l'introduction de ce nouveau
critère, on ne peut pas encore considérer que le problème général de l'identification des
sols en vue de leur utilisation pour constituer des ouvrages en terre soit parfaitement
résolu; il subsiste notamment deux domaines où les techniques actuelles se révèlent
insuffisantes.
Le premier domaine est celui des sols comportant toutes les dimensions granulaires,
depuis les blocs jusqu'aux argiles. Pour ces sols, se posent à la fois le problème du
prélèvement d'échantillons représentatifs, au stade des études en particulier, et celui de
la mesure de la granulante proprement dite. Cette dernière en effet ne peut dans la
plupart des cas, pour des raisons pratiques évidentes, se satisfaire des techniques
classiques de tamisage.
Le second domaine concerne les roches évolutives. On peut s'attendre en effet à ce
que la valeur de bleu, significative seulement de la quantité et de l'activité de l'argile
** IFERGANJ., ROBICHON Y., JOUBAULTM., RENARDB., COLLINT., HAVARDH., FRAQUETP., Utilisation de
la méthode de contrôle continu des terrassements sur la bretelle est du Mans, Bull, liaison Labo. P. et Ch.,
103, sept.-oct. 1979, p. 67-69.
ALIAS J. La ligne nouvelle à très grande vitesse reliant Paris au Sud-Est de la France, PCM, 8-9, août-sept.
1979, p. 35-42.
BONIN R. Les Terrassements pour la construction de la centrale nucléaire de St-Alban — St-Maurice,
Travaux, 543, mai 1980, p. 107-113.

li
emprisonnée dans la roche, ne soit pas un critère suffisant pour prévoir son risque
d'évolution, puisque dans ce phénomène intervient évidemment la résistance structurale
de la roche.
Il reste donc encore à chercher des solutions techniques dont le coût soit cohérent
avec les risques encourus par une insuffisance d'identification pour ces deux catégories
de sols, risques qui par ailleurs, pour les roches évolutives en particulier, sont encore mal
estimés.
Les moyens actuels d'extraction et de transport
permettent d'obtenir dans les chantiers de terrassement
une cadence élevée de mise en œuvre. Par
conséquent, il est nécessaire que les contrôles et le
suivi des travaux puissent être réalisés avec des essais
suffisamment rapides. De même, les études géotechniques
approfondies ou relatives à de gros projets
entraînent un volume considérable d'essais.
On ressent, dans les deux cas, la nécessité de trouver
de nouveaux essais et de moderniser le matériel.
Ainsi ont été introduits notamment le four à microondes
pour la mesure de la teneur en eau ou le Sedigrah,
version automatique et accélérée de la sédimentométrie.
Il est également mis à l'étude un ensemble de procédés
de préparation et d'identification des sols, qui
ont tous la particularité de porter sur une suspension
aqueuse. Cet état de sol se prête bien en effet à des
opérations simples, rapides, qu'on peut rendre facilement
automatiques.
Il en est ainsi de l'essai dit au bleu de méthylène dont
il est question dans cet article. Il y sera exposé successivement
le principe de cet essai d'une façon plus
détaillée que précédemment [1], les premiers résultats
des études de corrélation avec les essais classiques
d'identification et de comportement, ainsi
qu'une méthode pour déterminer à l'aide de cet essai
le classement d'un sol donné dans la classification
générale définie dans la Recommandation pour les
terrassements routiers (RTR) [2].
Il faut souligner que les essais d'identification actuels
sont le plus souvent empiriques et que les résultats
dépendent pour une large part du savoir-faire de
l'opérateur. L'un des objectifs poursuivis dans cette
étude est de mettre à la disposition des maîtres d'œuvre
et des entreprises des moyens d'investigation qui
nécessitent peu de personnel et notamment de personnel
qualifié, ce qui est particulièrement utile dans
beaucoup de chantiers hors métropole.
Schématiquement, chaque particule peut se représenter
comme un empilement de feuillets, lesquels
résultent à leur tour de la superposition alternée de
couches tétraédriques de silice, de couches octaédriques
d'alumine.
L'épaisseur du feuillet est une caractéristique cristallographique
du minéral argileux. On distingue ainsi
principalement les familles à 7Â (kaolinite...), à
10 Â (muscovite, pyrophyllite... montmorillonite) et
à 14 À (chlorite...).
Kaolinite Montmorillonite Chlorite
La structure cristalline des minéraux argileux apparaît
ainsi de prime abord d'une grande simplicité,
pouvant se ramener à la limite à un jeu de construction
de tétraèdres et d'octaèdres (fig. 1).
Octaèdre
isolé
(AL(OH3:
Couche tétraédrique
de silice
Couche octaédrique
d'alumine
Symbole
Symbole
1J4A
Fig. 1 - Structure cristalline des argiles.
LE LIEN ENTRE L'ESSAI
AU BLEU DE MÉTHYLÈNE ET LES ARGILES
Les argiles sont essentiellement des produits de décomposition
de roches par altération physicochimique.
Leurs particules ont la forme de plaquettes
ou d'aiguilles de taille inférieure, et parfois très
inférieure, à 2 um. Leur structure cristalline très particulière
leur confère un ensemble de propriétés de
comportement appelé activité : cohésion, plasticité,
gonflement, affinité pour l'eau, etc.
Pourtant deux remarques s'imposent:
— L'extrême variété des espèces argileuses, telles
qu'elles sont dénombrées dans les livres de minéralogie
(400 à 500 espèces), contraste avec «la monotonie
structurale» précédente.
— Comment expliquer qu'une famille comme celle à
10 Â puisse donner lieu à des minéraux de réactivité
7

infiniment variée. Ainsi la muscovite et la pyrophyllite
sont inertes, alors que la montmorillonite est la
plus active des argiles.
C'est qu'en effet l'édifice cristallin comporte des
défauts liés principalement aux substitutions isomorphes.
On désigne ainsi le remplacement de certains
cations constitutifs du réseau cristallin par
d'autres de moindre valence (le silicium et l'aluminium
respectivement par l'aluminium et le magnésium).
Les nombreuses variétés argileuses correspondent
alors aux divers modes de distribution et degrés
d'abondance de ces défauts. Une argile est d'autant
plus active que sa structure cristalline est désorganisée.
Ces défauts, qui sont des déficits de charge,
affaiblissent les forces ioniques de liaison entre les
feuillets. Ceux-ci ont tendance :
— soit à se séparer les uns des autres ; le cristal
argileux s'individualise donc, comme il a été mentionné,
en particules très fines,
— soit à s'écarter, laissant l'eau accéder aux espaces
interfoliaires.
Les argiles actives sont ainsi caractérisées par une
surface spécifique interfoliaire — dite interne — extrêmement
élevée (800 m 2 /g), s'ajoutant à une surface
externe déjà considérable (80 m 2 /g).
Ces surfaces sont abondamment chargées du fait des
déficits de charge, ce qui explique deux comportements
parallèles :
D'une part, elles sont le siège de forces électriques
agissant sur les molécules d'eau qui, étant polaires, y
sont très sensibles. Il s'établit ainsi un rapport privilégié
entre les particules argileuses et l'eau, rapport
sans lequel, disait Mering, «le terme même d'argile
n'aurait pas de sens» et qui est à l'origine de l'activité
des argiles.
D'autre part, ces sites de charges superficielles
fixent des cations quand les particules sont mises en
présence d'une solution ionique. C'est le cas de la
solution de bleu de méthylène dont les molécules
adhèrent aussi bien sur la surface interne que sur la
surface externe des argiles.
Ainsi un sol adsorberá proportionnellement d'autant
plus de bleu de méthylène que :
— la quantité d'argile qu'il contient est importante,
— que cette argile est active, c'est-à-dire comme
nous l'avons vu, qu'elle développe une surface spécifique
— interne et externe — élevée et qu'elle est
abondamment chargée.
La quantité de bleu adsorbée qu'il s'agit de mesurer
dans cet essai représente ainsi une saisie directe, et
dans son aspect le plus significatif, de la phase argileuse.
C'est donc une grandeur de choix pour la
caractériser.
L'ESSAI AU BLEU DE MÉTHYLÈNE [3]
Le principe de l'essai consiste à introduire des quantités
croissantes de bleu de méthylène par doses successives,
jusqu'à ce que les particules argileuses en
soient saturées ; il apparaît alors un début d'excès qui
marque la fin de l'essai et que l'on détecte par le test
dit de la tache. Ce dernier consiste à former avec une
goutte de la suspension, et sur du papier filtre, une
tache qui est un dépôt de sol coloré en bleu soutenu,
entouré d'une zone humide en général incolore
(fig. 2 a). L'excès se traduit par l'apparition dans
cette zone d'une auréole bleu clair. On dira alors que
le test est positif (fig. 2 b).
En pratique, on procède de la manière suivante:
— L'échantillon de sol est mis à tremper avec 100 ou
200 ml d'eau dans un récipient. Le bain obtenu sera
maintenu en permanence sous agitation.
— On injecte dans le récipient, à l'aide d'une burette,
des doses successives de 5 ml d'une solution
de bleu de méthylène, chaque addition étant suivie
du test de la tache sur le papier filtre. On procède
ainsi jusqu'à ce que le test devienne positif. A ce
moment, on laisse s'opérer l'adsorption du bleu sur
les particules argileuses du sol sans rien y ajouter,
tout en effectuant de minute en minute des tests.
— Si au bout de cinq minutes, le test est toujours
positif, le dosage est considéré comme terminé ; dans
Fig. 2a- Tache sans auréole (test négatif).
Fig. 2b- Tache avec auréole bleu clair (test positif).
8

À
QUELQUES RÉSULTATS DES ÉTUDES
DE CORRÉLATION
Deux exemples de variations des valeurs de bleu en
fonction de l'équivalent de sable (fig. 4) et de l'indice
de plasticité (fig. 5) sont indiqués.
Dans cette dernière figure on a porté pour chaque
point expérimental la moyenne des valeurs de bleu
sur une vingtaine de sols fins, ayant tous le même
indice de plasticité. Le lien entre ces deux essais est
confirmé par la corrélation du coefficient de Skempton
(Ip/% < 2 u.m) et la valeur de bleu de la fraction
granulaire assimilée à l'argile (< 2 u,m) (fig. 6).
Fig. 3 - Matériel pour l'essai au bleu.
le cas contraire on renouvelle ces opérations jusqu'à
ce que ce résultat soit obtenu.
— De la quantité de bleu totale qu'on aura introduite
et qui dépend de la masse sèche de la prise d'essai, on
calculera la quantité correspondant à 100 g de sol,
appelée valeur de bleu du sol. Son ordre de grandeur
va de 0,5 - 2 g pour les sables courants, à 10 ou 12 g
pour les sols cohérents.
VB (g/100 g de sol)
Fig. 4 - Variation de la valeur de bleu des sables en fonction
de l'équivalent de sable piston.
10 - VB
(unité arbitraire)
L'essai est rapide : de 10 à 40 minutes selon le type de
sol. Aucune préparation particulière n'est nécessaire,
sinon un écrêtage éventuel des gros éléments
(> 10 mm) qui pourraient gêner l'agitateur. Le matériel
nécessaire est facile à se procurer et peu coûteux:
une burette, un agitateur de laboratoire et du
papier filtre (fig. 3).
L'utilisation de cet essai, qui est donc d'une grande
simplicité, se heurte toutefois aux difficultés d'interprétation
liées au manque de référence pratique.
5 -
Afin d'atténuer cet inconvénient, ont été entreprises
:
— d'une part, une étude de corrélation permettant
de le situer par rapport aux essais classiques d'identification
et de comportement,
— d'autre part, la recherche des valeurs de bleu
qu'on peut attribuer aux différentes classes de la
RTR.
2 -
i i i i I i i i i I i i i_>-
5 10 l p
Fig. 5 - Variation de la valeur de bleu en fonction
de l'Ip des sols limoneux.
9

25
.VB (g/100 g de sol)
Td,
OPN
Phase B
1,80 -
20
1,70
1,60
15
1,50
Fig. 8-Variation de yd OPN en fonction de la valeur de bleu des
sables [5]. '
10
On constate que les corrélations de cette caractéristique
Proctor avec les résultats d'essais d'identification,
que ceux-ci soient nouveaux ou classiques, ont
une dispersion comparable.
A i i 1_ J 1 L
0,5 1,0 1,5
Coeff. de Skempton
Fig. 6 - Variation du coefficient de Skempton en fonction de la valeur
de bleu de laf raction argileuse (< 2 nm) (coeff. de corrélation r = 0,85).
La figure 11 indique par ailleurs que, pour les sols
limoneux, la teneur en eau qui correspond au même
indice portant CBR de 5 par exemple, croît linéairement
avec la valeur de bleu.
Ces quelques exemples de corrélation montrent que
l'essai au bleu est bien un essai de sol. Ayant la
simplicité et la rusticité requises pour cet emploi, le
nouvel essai permet non seulement de reconnaître
rapidement la nature du sol, mais aussi d'en présumer
le comportement.
1,90
i TdfjpM
TdoPN = - ^ + 1,90
UTILISATION DE L'ESSAI AU BLEU COMME UN
CRITÈRE DE CLASSIFICATION DES SOLS
1,80 —
1,70
1,60l__l I L
30 40
ES (H) au piston
Fig. 7 - Variation de Yd OPN en fonction de TES piston [4].
De même, nous avons mis côte à côte les courbes
d'évolution de la densité optimale Proctor (yd OPN)
en fonction :
— de la valeur de bleu et de l'équivalent de sable
(fig. 7 et 8),
— de la valeur de bleu et des limites d'Atterberg
pour les sols cohérents (fig. 9 et 10).
Le fascicule 2 de la RTR, dont l'objet est d'indiquer
les conditions d'utilisation des sols en remblais et en
couches de forme, répartit les sols en six classes (A,
B, C, D, E, F); elles-mêmes sont divisées en sousclasses
en fonction des caractéristiques intrinsèques
les plus importantes pour chaque matériau du point
de vue de leur réutilisation. Les tableaux I et II
rappellent les caractères généraux des sols de ces
classes ; tous sont des sols et des roches naturels, à
l'exception de la classe F qui comprend les matériaux
divers tels que les déchets industriels ; cette
dernière classe n'est pas concernée par cette étude.
Les commentaires relatifs à ces classes indiquent
que deux critères président à cette classification:
— L'un porte sur la granularité, en particulier sur la
dimension des plus gros éléments (D) qui conditionne
en premier lieu les différents aspects de la
mise en œuvre (outils de terrassement ou de traitement
des sols, possibilité de régalage, etc.).
— L'autre est le degré de sensibilité à l'eau. Celle-ci
se traduit par une variation plus ou moins rapide de
consistance ou de portance du sol en fonction de
l'environnement hydrique.
10

À
7d
2,00
1,90
1,80
1,70
\* •* i £ XttÂ0T» • • v
* V . " . ••••
...
• • . . • t . . i • • •
1,60
1,50
10 15 20 25 30 35 lr
Le pourcentage de fines contenues dans le sol est
bien entendu en relation directe avec cette dernière
propriété, il est par conséquent un critère de classification
dans la RTR. Mais il faut bien voir que, dans
beaucoup de sols, ce sont les argiles présentes dans
ces fines, plus que les fines elles-mêmes, qui leur
confèrent une certaine plasticité et ces fines conditionnent,
à leur tour, la réaction du sol global vis-àvis
de l'eau. C'est l'activité des argiles du sol qui, en
fin de compte, devrait servir de critère principal de
classification.
Il est donc opportun d'introduire la valeur de bleu
dans la RTR à côté des essais classiques. Rappelons
d'abord que l'appartenance d'un sol à une classe est
définie actuellement :
— par plusieurs des critères granulaires suivants : la
taille du plus gros élément, le pourcentage à 50 mm,
11

Définition des classes: caractères généraux
CLASSE
DÉNOMINATION
CRITÈRES
CARACTÉRISTIQUES
EXEMPLES
COMMENTAIRES
A
Sols fins.
D < 50 mm.
Tamisât à 80 u,m
> 35 %.
Silts, limons,
argiles, etc.
Tous les sols des classes A, B et C, même non plastiques
(silts, sables très fins) sont sensibles à l'eau,
cette sensibilité étant considérée dans l'optique de
l'exécution des terrassements (trafficabilité, compactage)
et du comportement des plates-formes.
B
Sols sableux ou
graveleux avec fines.
D < 50 mm.
Tamisât à 80 u,m
entre 5 et 35 %.
Sables et graves
argileux, etc.
La différence entre les classes A et B est dans le
pourcentage de fines, d'où des différences de sensibilité
à l'eau (plus ou moins long temps de réponse aux
variations des conditions météorologiques) et de
comportement mécanique (frottement, cohésion).
La différence principale entre les classes B et C
concerne les gros éléments : présence de cailloux et de
blocs dans les sols de la classe C, d'où:
C
Sols comportant
des fines et
des gros éléments.
D > 5 mm.
Tamisât à 80 u,m
> 5 %.
Argiles à silex,
alluvions grossières,
etc.
— emploi possible ou non selon la classe de certains
outils de terrassement,
— difficulté, pour les sols C, de réglage des platesformes,
d'exécution des tranchées...
D
Sols et roches
insensibles à l'eau.
Tamisât à 80 |xm
< 5 %.
Sables et graves
propres, matériaux
rocheux sains, etc.
L'insensibilité à l'eau est considérée dans l'optique de
l'exécution des terrassements: effet négligeable des
conditions météorologiques sur la qualité des ouvrages
réalisés.
E
Roches évolutives.
Fragilité et altérabilité
définies par des essais
dépendant de la nature'
des matériaux.
Craies, schistes, etc.
Matériaux évoluant pendant les travaux ou par la suite
vers un sol sensible à l'eau ou vers une structure
différente pouvant entraîner des tassements.
F
Matériaux
putrescibles,
combustibles,
solubles ou polluants.
Critères caractéristiques
dépendant de la
nature des matériaux.
Tourbe, schistes
houillers, gypse,
résidus industriels
polluants, etc.
Lorsqu'ils sont utilisables, ce matériaux doivent l'être
dans les conditions applicables à la classe A, B, C, D
ou E à laquelle ils.se rattachent d'après leurs caractéristiques
granùlométriques ou éventuellement leur caractère
de roche évolutive.
2 mm et 80 pm de la courbe granulaire cumulative,
— par l'indice de plasticité ou par l'équivalent de
sable selon le cas.
L'introduction de la valeur de bleu consiste à affecter
à chaque classe de sol, outre l'Ip ou TES, la valeur de
bleu correspondante, les critères granulaires restant
les mêmes. Le tableau II comporte ainsi une nouvelle
colonne dans laquelle figure, en regard de chaque
sous-classe, une certaine étendue de valeurs de bleu.
Celles-ci ont été déterminées sur la base des corrélations
déjà mises en évidence et en tenant compte des
observations des comportements des sols en chantier.
L'introduction de la valeur de bleu dans la RTR
permet d'apporter un certain nombre d'améliorations
qui sont spécifiques à chaque classe de sol et
qui sont contenues dans les remarques suivantes :
Classes A et B : Les sols de ces classes constituent,
selon l'importance respective des phases argileuses
et grenues, une suite continue allant des sols cohérents
aux sols pulvérulents. Pour traduire l'importance
de la phase argileuse, on dispose soit de l'Ip
soit de TES selon le type de sol étudié.
C'est une situation guère satisfaisante que d'avoir
recours à deux essais de principes très semblables.
On ne sait pas a priori lequel des essais appliquer ni
comment classer par exemple un sol à Ip = 4 par
rapport à un sol à ES = 10 ou 15.
Par ailleurs, ce sont des essais empiriques. Il n'existe
pas de règle rationnelle permettant de déduire des
limites d'Atterberg ou de TES un indice exprimant le
caractère argileux du sol total. Sans un tel indice, il
est difficile de classer les sols convenablement : ainsi
il n'est pas certain qu'un sol A 3 (I_ = 25 ; % < 80 u.m
= 40) soit plus argileux qu'un sol A 2 (I„ = 15 ; % <
80 pm = 70).
De même, comment comparer les deux sols sableux
suivants :
ES = 40, % < 2 mm = 90, sable dit silteux (Bj),
ES = 20, % < 2 mm = 75, sable dit argileux (B2).
Un exemple extrait de la RTR illustre bien ce genre
de difficulté.
On remarque en effet que la valeur de l'équivalent de
sable qui doit séparer les matériaux B silteux et argileux
est différente selon qu'il s'agit d'un sable (ES =
35) ou d'une grave (ES = 25). La raison en est que
TES représente l'argilosité du sol total dans le cas
d'un sable, et seulement celle de la fraction < 5 mm
(ou 2 mm) dans le cas d'une grave.
A caractère argileux du sol total égal, on est conduit à
admettre dans les sols graveleux un ES plus faible
que celui des sols sableux.
Au regard de ces difficultés, l'essai au bleu représente
un progrès incontestable : en effet, il s'applique
12

Classe
Ao
VB
< 0,1
lp < 10 Ai 0,1-1,5
Sols fins.
D < 50 mm
10 < lp < 20 A 2
1,5-5
Tamisât
à 80 um > 35 %
20 < lp < 50 A 3
5-9
lp > 50 A 4
> 9
Sols sableux
et graveleux
avec fines.
D < 50 mm
Tamisât à 80 u.m
entre 5 et 35 %
Tamisât
à 80 |xm
de 5 à 12 %
Refus à 2 mm
< 30 %
ES > 35
ES < 35
Bi
B 2
< 0,1
0,1-0,5
ES > 25 B 3
< 0,1
Refus à 2 mm
> 30 % ES < 25 B 4
0,1-0,5
Sols comportant
des fines et
des gros éléments.
D > 50 mm
Tamisât
à 80 u.m > 5 %
Tamisât
à 80 u,m
de 12 à 35 %
lp < 10
lp > 10
B 5
B 6
0,5-1,5
1,5-5
Tamisât à 80 u.m élevé Ci > 1,5
Tamisât
D < 250 mm c2 0,1-1,5
à 80 u,m
faible D > 250 mm c3 0,1-1,5
Sols et roches
insensibles à l'eau.
Tamisât
à 80 |xm < 5 %
D < 50 mm
Refus à 2 mm < 30 % Di < 0,1
Refus à 2 mm > 30 % D 2
< 0,1
50 mm < D < 250 mm D 3
< 0,1
D > 250 mm D 4
< 0,1
Matériaux à structure
fine, fragile avec
peu ou pas d'argile.
Ei < 1,5
Roches évolutives.
Matériaux à structure
grossière, fragile avec
peu ou pas d'argile.
E 2 < 1,5
Matériaux évolutifs
argileux
E 3
> 1,5
à tous les sols, pulvérulents et cohérents, recouvrant
les domaines d'application des limites d'Atterberg et
de l'équivalent de sable.
On peut en outre choisir d'effectuer l'essai sur n'importe
quelle fraction granulaire 0/d, il est aisé de
passer de la valeur de bleu mesurée sur la classe
granulaire 0/d à celle du sol total 0/D par l'expression:
VB 0 / D= VB 0 / dx%d
% d étant la proportion de la classe granulaire 0/d
dans le sol 0/D. La valeur de bleu du sol total représente
alors 1'« indice d'argilosité » qui faisait défaut
aux essais classiques. Elle nous permet d'établir une
échelle unique de classement des sols A et B.
C'est grâce à cette possibilité que, dans l'exemple
déjà cité des sols B, la valeur de bleu qui doit séparer
l'état silteux de l'état argileux est la même, qu'il
s'agisse d'un sol sableux ou d'un sol graveleux.
La valeur de bleu permettrait de créer ultérieurement
une sous-classe A 0 (VB 0,1). Il resterait à définir leurs conditions
spécifiques d'utilisation en remblai et en couche de
forme.
Classes C et D: Les sols C et D sont définis exclusivement
par des paramètres granulaires, notamment
par le plus gros diamètre D et par le pourcentage de
fines.
La détermination de ce dernier pourcentage dans ces
classes de sols pose des problèmes pratiques du fait
de la présence de très gros éléments qui nécessitent
la manipulation d'un volume important de matériau.
On n'est jamais à l'abri d'un manque de représentativité
des prélèvements. La mesure du pourcentage de
fines étant peu précise, la distinction de certains sols
C 2 ou C 3 des sols D apparaît parfois artificielle.
On a par ailleurs observé sur de nombreux chantiers
que des sols, dont les pourcentages de fines les classent
comme des sols D, peuvent avoir selon la nature
13

plus ou moins argileuse de leurs fines, des comportements
des sols C 2 ou C 3, c'est-à-dire sensibles à
l'eau, ou peu perméables ou encore difficiles à compacter.
Compte tenu des difficultés de mesure du pourcentage
de fines, on peut s'accomoder de l'évaluation
approximative de ce pourcentage et compléter la
description de ces sols par leur valeur de bleu.
Celle-ci exprime le rôle de la phase argileuse, au
moins aussi important que celui de la quantité de
fines et actuellement sous-estimé dans la RTR.
Ce nouvel essai est particulièrement adapté à la très
grande diversité des fines de ces sols qui peuvent
aller des poudres de roches (D3, D4) aux argiles très
plastiques (sols C 2 ou C3).
Classe E: Il s'agit essentiellement des roches dites
évolutives. Ces roches, tout en ayant au départ une
certaine cohésion, peuvent se fragmenter ou se déliter
durant et après la mise en œuvre.
A l'origine de ce caractère évolutif se trouve là encore
la phase argileuse, l'autre facteur déterminant
étant la structure de la roche qui peut être plus ou
moins fragile.
Certaines valeurs de bleu remarquables ont été mises
en évidence. La valeur nulle sépare les roches carbonatées
et les roches silicatées parfaitement saines
des autres roches plus ou moins altérées.
De même, il existe dans les marnes un seuil de l'ordre
de 3 à 4 tel que les roches ayant une valeur de bleu
supérieure apparaissent toutes comme très délitables
[V].
Il a donc été possible de rendre quantitatives les
définitions restées très qualitatives dans la RTR, telles
que « matériaux peu ou pas argileux » (E j, E 2) ou
matériaux très argileux (E3).
Les valeurs de bleu du tableau II ne constituent pas
des délimitations rigoureuses des classes et sont proposées
à titre expérimental, il est probable qu'à
l'usage et avec l'avancement des études, elles seront
ultérieurement ajustées.
D (mm)M k
D4
E2
C3
E2
Ei
E,
250
D3
E2
Ei
C2
E2
Ei
Graphique I
50
A t ou /
B,D,E,
AiB2E,
A i B2 E]
A2B6E3 A 3 E3
A 4 E3
B3D2E2
B 4E 2
B4E2
Bs
0,1 0,5 1.0 1,5 9 VB (sol total)
Fig. 12 - Représentation des différentes
classes RTR en fonction de la valeur
de bleu, du pourcentage de fines et du
diamètre D.
D (mm)
k
Ci
D4
c3
C3
250
Ci
•
Ci
Graphique II
0 3 c2
c2
50
Ui B] Bs Bs
A,
D2
B2 B6 B6
A2
B3 A 3
B4 A 4
12 20 35 < 80 um (%)
*-
14

CONSÉQUENCES PRATIQUES
DE L'UTILISATION DE L'ESSAI AU BLEU
COMME CRITÈRE DE CLASSIFICATION.
En disposant de la valeur de bleu du sol total qui est,
avec le pourcentage de fines et le diamètre D des plus
gros éléments, l'une des trois caractéristiques communes
à toutes les classes de sol, on peut alors résumer
la RTR par deux graphiques (fig. 12). Ils comportent
en ordonnée le diamètre D, et en abcisses, la
valeur de bleu pour le graphique I et le pourcentage
de fines pour le graphique IL Cette présentation
permet de percevoir la parenté et les différences qui
existent entre les diverses classes. Il est ainsi apparent
sur le graphique II que les sols C, sont en général
des sols A dans lesquels se trouvent noyés de gros
éléments. D'après le graphique I, ces sols C¡ auront
des comportements du type A 2, A 3 ou A 4 selon leur
valeur de bleu. La RTR comporte des renvois d'une
sous-classe à l'autre lorsque les caractères principaux
de ces sous-classes sont considérés comme très
semblables. Ce fait se vérifie sur le graphique I où ces
sols (B[, D., B 3, D2) se retrouvent dans la même
case. Un sol E 3 peut évoluer vers un sol C t ou un sol
A plastique, selon sa fragmentabilité ou sa propension
au délitage. De même, les sols E 2, Ej, peuvent
conduire à l'un quelconque des sols de la classification
autre que les sols Ci ou A, et ainsi de suite.
Sur le plan pratique, l'utilisation de cette classification
permet de tirer le meilleur parti de la simplicité
du nouvel essai. En effet, on peut l'effectuer directement
sur l'eau de lavage du sol à travers un tamis de
large maille (10 mm). On s'affranchit ainsi de la nécessité
que requièrent les essais d'Atterberg de travailler
sur une masse plastique. On connaît en effet la
multiplicité des opérations pour récupérer les fines et
le temps ainsi perdu: lavage, tamisage à travers des
mailles fines (0,4 mm), décantation, siphonage.
D'une façon plus générale, un aperçu de la procédure
d'essai qui est en cours d'étude permet de faire ressortir
cet avantage : le sol tout-venant, éventuellement
écrêté à 100 mm, est mis en dispersion dans
l'eau, dans un appareil à faible coût. Après cette
opération qui dure une trentaine de minutes, le bain
de sol obtenu est déversé à partir de cet appareil dans
un grand bac d'une cinquantaine de litres de capacité,
à travers deux tamis, l'un de 50 mm, l'autre de
2 mm. Ces tamis correspondent aux dimensions des
éléments dont les pourcentages constituent des critères
de classification de la RTR.
Le liquide recueilli dans le bac servira :
— à l'exécution de l'essai au bleu sur un prélèvement,
— à l'essai de sédimentation dont l'objet est de déterminer
très rapidement le pourcentage des inférieurs
à 80 um. Il consiste à introduire dans le bac un
densimètre dont l'enfoncement, lu au bout de trente
secondes, permet de déterminer la concentration volumique
en fines du bain de sol. Le volume liquide
étant connu à l'aide du compteur dont est muni l'appareil,
on évalue ainsi la masse totale de fines et par
suite leur pourcentage.
L'expérimentation de cet appareil de mise en dispersion,
qui existe à l'état de prototype, montre qu'on
atteint une excellente qualité de lavage des éléments
> 2 mm. Les résultats de l'essai au bleu et de sédimentation
sont relativement proches de ceux obtenus
sur les fines recueillies par décantation (à 10 %
près).
On observe que l'ensemble de ces opérations ne
porte effectivement que sur des milieux liquides;
elles sont de ce fait très rapides. Lorsque tout l'équipement
étudié sera mis au point, le procédé opératoire
que nous venons de définir devrait fournir dans
un délai qui n'excéderait pas deux heures :
— les points de la courbe granulaire correspondant
respectivement aux diamètres de 50 mm, de 2 mm et
de 0,08 mm,
— la valeur de bleu du sol.
On disposerait alors, en appliquant la nouvelle classification,
de toutes les données nécessaires pour déterminer
la classe RTR d'un sol, hormis la valeur du
diamètre D.
Il convient de souligner qu'en terrassement, la lourdeur
des essais d'identification décourage rapidement
les identificateurs qui préfèrent s'en remettre
systématiquement à leur appréciation visuelle et
s'exposent de ce fait à commettre des erreurs que
quelques essais de recalage de leur jugement auraient
évitées.
On peut donc penser que la méthode d'identification
globale et rapide qui vient d'être exposée devrait
apporter une amélioration sensible à cette situation.
CONCLUSIONS.
En fondant le nouvel essai sur le phénomène d'adsorption
du bleu de méthylène, nous avons voulu
caractériser la phase argileuse du sol par l'aspect
même qui se situe à l'origine de toutes ses propriétés :
son aptitude à fixer de l'eau.
En terrassement, cet essai apporterait dans nos
méthodes d'identification :
— une plus grande rigueur, car il n'est pas empirique
et possède au plan fondamental une signification
précise,
— une plus grande cohérence, car il éviterait d'avoir
recours à deux essais selon la nature pulvérulente ou
cohérente du sol,
— une simplification opératoire notable.
L'interprétation de cet essai se trouve facilitée par
les corrélations avec les essais classiques. L'existence
de ces corrélations s'explique par le rôle déterminant
de la phase argileuse dans tous les comportements
des sols.
Nous avons indiqué les valeurs de bleu correspondant
aux classes de la Recommandation pour les
terrassements routiers au côté des essais d'Atterberg
et d'équivalent de sable.
15

Nous avons enfin proposé un procédé opératoire qui
en un seul traitement simple et rapide de l'échantillon
permettra de déterminer la classe RTR d'un sol,
lorsque l'équipement nécessaire sera définitivement
mis au point.
En résumé, la classification proposée, appuyée sur
un tel procédé opératoire, faciliterait notablement
l'application de la RTR en France et hors métropole.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] TRAN N. L., Un nouvel essai d'identification des sols :
l'essai au bleu de méthylène, Bull, liaison Labo. P. et
Ch., 88, mars-avr. 1977, p. 136-137.
[2] Ministère de l'Équipement, SETRA, LCPC, Recommandation
pour les terrassements routiers, 1. Établissement
des projets et conduite des travaux de terrassement,
2. Utilisation des sols en remblai et en couche
de forme, 3. Compactage des remblais et des couches
de forme, janv. 1976.
[3] Ministère de l'Environnement et du cadre de vie,
LCPC, dpt. de géotechnique, L'Essai au bleu de
méthylène, avant-projet de Mode opératoire, oct.
1979.
[4] CIMPELLI C, Contrôle du compactage des sables fins
pollués, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 48, nov. 1970,
p. 17-19.
[5] KERGOET M., CIMPELLI C, Appréciation d'un comportement
de sable fin pollué par l'essai au bleu de
méthylène, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 108,juil.-août
1980, p. 89-90.
[6] BOLLE G., Le rôle de l'identification des sols dans la
recherche des matériaux et le contrôle du compactage
sur les barrages en terre, Ann. ITBTP, 242, févr. 1968,
p. 355-396.
[7] DENIS A., TOURENQ C, TRAN N.L., Capacité d'adsorption
d'eau des sols et des roches, 26 E Congrès
géologique international, Paris, 1980.
16

L'épandeur à pulvérulent à doseur pondéral
Une nouvelle possibilité de développement
de la stabilisation en place
J.-C. Médinger, M. Schaeffner
La « Recommandation pour le traitement en place
des sols fins à la chaux » publiée en 1972 par le LCPC
et le SETRA indiquait le chiffre de 20 % comme
valeur moyenne des coefficients de dispersion des
épandeurs de l'époque ; il s'agissait d'une estimation
globale et approximative communiquée par les ingénieurs
des LPC ayant assuré le contrôle des plus
importants chantiers de traitement en place réalisés
en France les années précédentes.
Depuis lors, aucune amélioration sensible n'ayant
été apportée dans la technologie des épandeurs, ce
chiffre est resté figé dans les esprits avec sa conséquence
qui est que le traitement des sols en place
restait une technique peu précise qu'il convenait de
cantonner pour l'essentiel à la réalisation des remblais
et des couches de forme.
Avec la venue du premier épandeur équipé d'un dispositif
de dosage pondéral, il éfait normal de se pencher
à nouveau sur le problème de la dispersion
d'épandage afin de mettre en évidence les améliorations
que devait logiquement apporter ce système,
par rapport aux dispositifs de dosage volumétrique
traditionnellement utilisés.
Le présent article apporte une première réponse à
cette préoccupation en rendant compte d'une étude
comparative entre les résultats d'épandage mesurés
d'une part avec l'épandeur à dosage pondéral précité
et un modèle d'épandeur à dosage volumétrique largement
représenté dans les parcs des entreprises à
l'heure actuelle.
L'étude a été conduite dans le cadre d'un chantier
réel puisqu'il s'agissait de la réalisation du traitement
en place d'une couche de forme autoroutière. Il est
certain que les impératifs du chantier n'ont pas permis
aux expérimentateurs d'explorer toutes les modalités
qu'ils auraient souhaité, ni d'effectuer les mesures
dans les conditions d'une station d'essai. En
revanche, il faut reconnaître que le coût de l'étude
réalisée dans ces conditions a été minimisé et que les
résultats obtenus ont l'avantage d'intégrer des conditions
réelles de fonctionnement des engins sur chantier.
Quoi qu'il en soit, les résultats montrent déjà assez
clairement l'intérêt que peut présenter l'utilisation
d'un épandeur à dosage pondéral dans le traitement
des sols en place.
Par ailleurs, et cela nous paraît être un résultat non
moins important, cette étude a été l'occasion d'entreprendre
une réflexion profitable sur les problèmes
posés par la formulation des prescriptions, les
méthodes de réglage des matériels et les procédures
de contrôle particulières à cette opération en apparence
très simple qu'est l'épandage des liants pulvérulents.
87

DESCRIPTION DES DEUX ÉPANDEURS
UTILISÉS
L'épandeur
à dosage volumétrique (fig. l et 2)
Caractéristiques
générales
— cuve de 7 m 3 de capacité disposée sur un châssis à
un essieu moteur,
— tracté par un tracteur agricole de 100 C V à 2 ponts
moteurs, comportant un équipement hydraulique
classique,
— chargement de la cuve par transfert pneumatique,
— vidange par inclinaison progressive de la cuve,
— hauteur de chute du liant ~ 1 m,
— vitesse minimale (pour l'épandage) : 900 m/h,
— vitesse maximale (pour le transfert) : 25 km/h.
Caractéristiques du doseur volumétrique (fïg. 3)
— l'extraction et le dosage sont réalisés par un tambour
alvéolaire de 170 mm de diamètre comportant
8 alvéoles de 30 mm de profondeur sur 2,2 m de
longueur. L'entraînement du tambour est réalisé par
un moteur hydraulique alimenté par une pompe à
débit variable, elle-même entraînée par le pont arrière
de l'épandeur au moyen d'une chaîne ;
— pour une position donnée de la commande de
variation de débit de la pompe, le moteur entraîne
donc le tambour à une vitesse proportionnelle à la
vitesse de rotation des roues de l'épandeur; le réglage
du dosage visé se fait alors en agissant sur la
commande de débit de la pompe qui, dans le cas
précis de cet épandeur, ne comporte toutefois aucun
dispositif de repérage : vernier, compte-tour ou autres,
le conducteur agissant par tâtonnements en
comptant les tours ou fractions de tours qu'il applique
à la commande entre chaque phase de réglage ;
— les conditions normales de fonctionnement de ce
doseur correspondent à une plage de dosages variant
de 6 à 15 kg/m , soit dans un rapport de 2,5.
2
7- Manivelle de commande
Fig. 1 - Épandeur volumétrique: aspect général.
Fig. 3-Schéma de principe du doseur de l'épandeur volumétrique
expérimenté.
Appréciation générale relative à
l'utilisation de cet épandeur
Compte tenu de l'expérience de plusieurs années
dans l'utilisation de cet épandeur, on pouvait d'entrée
de jeu formuler l'appréciation suivante:
— il s'agit d'un matériel rustique, fiable sur le plan
mécanique et adapté à la quasi-totalité des cas de
chantier de traitement en place exécutés selon les
prescriptions courantes ;
Fig. 2 - Épandeur volumétrique:
détail du déversement du liant sur le sol.
— sa précision d'épandage peut s'avérer extrêmement
variable, « il est capable du meilleur comme du
88

pire», suivant l'expression des gens de chantier. En
fait elle dépend avant tout du maintien en bon état du
doseur, ce qui constitue une sujétion importante nécessitant
des examens et nettoyages fréquents rendus
relativement délicats du fait du manque d'accessibilité
et de l'hydraulicité des liants.
Toutefois, même lorsque le fonctionnement du doseur
est correct, des dispersions d'épandage importants
peuvent être observées :
— lors d'un nouvel arrivage de liant ; en particulier
dans le cas du ciment, il est bien connu que ses
conditions d'écoulement varient considérablement
entre le moment où il sort chaud et fusant de l'usine
et après un stockage de plusieurs jours dans un silo à
l'extérieur;
— lors d'éventuelles variations de vitesse de l'épandeur,
et d'autant plus que le dosage visé est élevé;
cela en raison du mauvais remplissage des alvéoles
au-delà d'une certaine vitesse de rotation du tambour;
— lors d'épandages réalisés sur des sols mous et
glissants, en raison du patinage possible des roues
motrices à partir desquelles s'effectue la régulation
du dosage ;
Fig. 4- Épandeur à dosage pondéral: aspect général.
— enfin, d'une manière générale, du fait du procédé
de vidange de la cuve par simple gravité qui provoque
successivement la formation et l'effondrement
de voûtes de liant, donc des irrégularités sensibles du
remplissage des alvéoles.
L'épandeur
à dosage pondéral (fig. 4, 5 et 6)
Caractéristiques
générales
— trémie de stockage : 10 m 3 ,
Fig. 5 - Épandeur à dosage pondéral: détail de la roue «Jockey» qui
communique l'information de la vitesse de déplacement.
— trémie d'alimentation : deux trémies symétriques
de 1 m chacune. La capacité de liant embarqué est
3
donc de 12 m ,
3
— l'ensemble est porté par un châssis à un essieu
moteur, entraîné par la prise de force du tracteur,
— tracteur de 100 CV à deux essieux moteurs,
— hauteur de chute du liant : 0,40 m,
— vitesse minimale (épandage) : 900 m/h,
— vitesse maximale (transfert) : 20 km/h.
Caractéristiques
du doseur pondéral
Le doseur pondéral embarqué sur l'engin utilise la
technologie classique des doseurs pondéraux sur
bande employés couramment dans les centrales de
fabrication du béton ou des graves traitées.
Rappelons-en brièvement les principes (fig. 7).
1 - Bras d'attelage 5 - Vis d'extraction
2 - Tapis doseur-extracteur 6 - Trémie d'alimentation des tapis
3 - Trémie de stockage 7 - Répartiteur transversal
4 - Essieu et pont-moteur
Fig. 6 - Épandeur à dosage pondéral: disposition des principaux
organes.
Un moteur à courant continu entraîne un tapis qui
extrait le matériau de la trémie d'alimentation par
l'intermédiaire d'une trappe réglable dont le rôle est
de maintenir sur le tapis une veine de matériau de
section approximativement constante (pour une position
de la trappe donnée).
Ce moteur est équipé en bout d'arbre d'une dynamo
tachymétrique qui délivre donc une tension propor-
89

CF : capteur de force
MT : multiplicateur de tension
DT : diviseur de tension
CCT : comparateur-correcteur de tension
E : enregistreur
RJ : roue «Jockey»
DyT1 : dynamo tachymétrique n° 1
DyT2 : dynamo tachymétrique n° 2
MotT : moteur d'entraînement du tapis
CAD : consigne d'affichage du dosage
U7 : tension corrigée
Fig. 7 - Schéma de principe du doseur pondéral de l'épandeur expérimenté.
tionnelle à sa vitesse V. Le tapis extracteur est par
ailleurs supporté par un système comportant 3 rouleaux
; les 2 rouleaux extrêmes sont liés rigidement
aux châssis alors que le rouleau central l'est par
l'intermédiaire d'un capteur à jauges de contraintes
qui délivre une tension proportionnelle en poids du
matériau porté par le tapis entre les deux rouleaux
extrêmes, c'est-à-dire à un facteur près, au poids P
du matériau par unité de longueur du tapis.
Le signal électrique proportionnel à la vitesse V du
tapis et celui proportionnel au poids P par unité de
longueur du tapis chargé sont envoyés sur un circuit
électronique (multiplicateur de tension) qui réalise le
produit P. y et sort donc une tension proportionnelle
au débit pondéral réel délivré.
Dans le cas général des doseurs pondéraux sur
bande, cette valeur est comparée en permanence à
une « tension de consigne », image du débit pondéral
désiré. Le signal représenté par l'écart entre ces
deux tensions est alors utilisé après amplification
pour «piloter» la tension d'alimentation du moteur
d'entraînement du tapis et, par là même, réguler sa
vitesse.
est obtenue à partir d'une dynamo tachymétrique
entraînée par une roue jockey roulant sans glissement
sur le sol.
Par ailleurs, la tension proportionnelle au débit pondéral
linéaire délivré, ainsi que celle proportionnelle
à la vitesse de déplacement de l'engin, sont envoyées
sur un enregistreur permettant ainsi d'avoir une
connaissance continue et permanente de ces deux
paramètres.
Les quantités épandues avec cet engin peuvent varier
entre 7,5 et 150 kg au mètre linéaire (soit 3 à
60 kg au mètre carré) donc dans un rapport de 20.
Pour faire varier le débit pondéral linéaire, il suffit de
modifier la tension de consigne, ce qui est obtenu en
agissant sur un potentiomètre comportant 1 000 graduations
(soit théoriquement 130 g/ml par graduation).
Enfin, les alertes et sécurités suivantes ont été aménagées:
voyant de sur et de sous-vitesse du tapis
extracteur et arrêt de la répartition dès qu'un manque
de produit intervient.
Toutefois, dans le problème de l'épandage des liants,
ce n'est pas une valeur de débit pondéral qui est
recherchée mais un poids de produit répandu par
mètre linéaire parcouru par l'engin. Il convenait
donc de réaliser une tension proportionnelle à cette
valeur ; celle-ci est obtenue en opérant dans un circuit
électronique (diviseur de tension) le quotient de
la tension proportionnelle au débit pondéral P x V
par une tension proportionnelle à la vitesse de déplacement
v de l'engin. C'est donc la tension résultante
P x VIv, proportionnelle au poids du produit épandu
par mètre linéaire, qui est alors comparée en continu
à la tension de consigne et c'est l'écart entre ces deux
tensions qui pilote l'excitation, donc la vitesse du
moteur d'entraînement du tapis extracteur.
Dans le cas de l'épandeur considéré, la tension proportionnelle
à la vitesse de déplacement v de l'engin
Contrairement à l'épandeur à dosage volumétrique,
il n'était pas possible de formuler une appréciation a
priori
sur les performances et les caractéristiques
d'utilisation de l'engin puisqu'il s'agissait d'un prototype.
DÉROULEMENT DES ESSAIS ET
RÉSULTATS
L'étude comparative des deux épandeurs a été réalisée
dans le cadre d'un marché portant sur la réalisation
de 100 000 m 2 de couche de forme par traitement
en place de sables plus ou moins pollués (classes
90

RTR Bi /B^) et défini par les prescriptions suivantes:
— profondeur de traitement : 0,35 m,
— liant : ciment CPJ classe : 35,
— dosage nominal : 5 % par rapport au poids sec du
matériau, ce qui correspond à une quantité à épandre
de 30 kg/m 2 pour une densité du sol estimée à
1,7 t/m 3 ,
— tolérances relatives à l'épandage du liant : aucune
valeur < 30 kg/m 2 ,
— les essais de contrôle prévus dans le marché
étaient assurés par le Laboratoire régional de l'Ouest
parisien, lequel a également dirigé l'exécution des
mesures spécifiques à cette expérimentation et procédé
au premier dépouillement des résultats.
Les mesures exécutées au cours de l'expérimentation
ont principalement consisté à peser le ciment
recueilli sur des bâches en toile de coton et sur des
bâches en PVC disposées sur le sol avant le passage
des épandeurs. Deux procédés de pesées ont été
simultanément employés: un système utilisant un
peson venant soulever chaque bâche (fig. 8) et un
système utilisant une bascule de chantier nécessitant
donc un transvasement du liant dans un bac (fig. 9).
Fig. 8 - Pesée de la quantité de liant épandue à l'aide d'un peson.
Les différentes séquences de mesures (ou planches
d'essai) destinées à l'étude comparative des deux
épandeurs ont, suivant les cas, comporté entre 5 et 18
pesées de bâches, chaque séquence se différenciant
par ailleurs par des modalités particulières (tableaux
I et II).
Certaines des modalités considérées avaient été décidées
a priori compte tenu des considérations développées
précédemment sur les causes de dispersion
des épandeurs :
Fig. 9 - Pesée de la quantité de
liant épandue à l'aide d'une
bascule de chantier (après
transvasement de la bâche
dans un bac).
— la vitesse de déplacement de l'engin,
— la valeur du dosage recherché,
— le nombre de passes d'épandeur,
— le niveau de remplissage de la cuve.
L'étude d'autres modalités s'est par ailleurs révélée
intéressante en cours d'expérimentation, en particulier:
— l'épandage avec et sans fonctionnement des vis
d'extraction (on avait en effet constaté que la pointe
d'intensité demandée au démarrage des moteurs
d'entraînement des vis perturbait la chaîne de régulation)
;
— l'espacement des bâches, afin de déceler un éventuel
caractère systématique de la dispersion et caler
l'enregistrement de la masse épandue par mètre de
déplacement.
moins présenté un certain nombre de difficultés et en
particulier :
— la lenteur d'exécution des pesées qui n'a pratiquement
jamais permis de réaliser plus de 2 planches
d'essais par jour et le plus souvent une seule bien que
l'on ait disposé en permanence d'une équipe de 4 à 5
personnes;
— le caractère physiquement pénible que présente
l'exécution de telles mesures en raison de l'atmosphère
continuellement chargée de poussières de ciment
dans laquelle on travaille et en raison des masses
relativement importantes qu'il est nécessaire de
manipuler.
II convient de signaler que cette expérimentation,
pour aussi simple qu'elle puisse paraître, a néan-
Ces difficultés d'ordre purement pratique ont eu
pour conséquence une réduction considérable du
91

programme expérimental par rapport à ce qui avait
été prévu initialement ; elles ont d'ailleurs convaincu
les expérimentateurs que toute nouvelle expérimentation
concernant l'étude des performances des
épandeurs passait obligatoirement par une nouvelle
conception de la méthodologie des mesures.
Venant encore accentuer le phénomène, des erreurs
de mesures ont été décelées alors que le plan d'expérience
était largement amorcé. C'est ainsi que l'on a
découvert des divergences entre les pesées délivrées
par la balance et celles du peson, mais surtout—et là
il n'a pas été possible de procéder à une quelconque
correction et les résultats ont donc été éliminés de
l'interprétation — on a constaté des variations aléatoires
du poids des bâches en coton, non négligeables
à l'échelle de la dispersion que l'on voulait mesurer,
imputables à la succion du coton qui absorbait des
quantités plus ou moins grandes d'eau selon l'état
hydrique du sol sur lesquelles elles étaient posées.
Tout cela explique le nombre relativement réduit des
résultats présentés dans les tableaux eu égard à la
durée de l'expérimentation qui s'est déroulée sur
presque 3 semaines.
INTERPRÉTATION
Justification du choix de la masse épandue
au mètre linéaire de déplacement de l'engin
comme «variable
statistique»
On peut en effet s'interroger sur ce choix, étant
donné que les prescriptions d'épandage habituelles
spécifient une masse au mètre carré et que le contrôle
qui en découle consiste le plus souvent à peser directement
la quantité de liant épandue sur une bâche ou
dans un bac d'un mètre carré de surface. En fait,
dans le cadre de cette étude, les expérimentateurs
ont préféré comparer les deux épandeurs sur la base
de la masse de liant épandue par mètre linéaire pour
les raisons suivantes :
— la précision d'un épandeur dépend en premier
heu de son aptitude à pouvoir épandre des quantités
constantes de liant par mètre de déplacement ; par la
suite, répartir uniformément cette quantité sur une
certaine largeur est un problème dont les solutions
techniques sont connues et relativement simples (répartiteur
transversal par vis ou diffuseur à goulettes,
etc.). En outre, de légères hétérogénéités de répartition
dans le profil en travers ne sont pas gênantes au
niveau global du traitement car elles sont corrigées
par le brassage énergique qui se produit sous le carter
d'un pulvimixer lors du malaxage ;
— l'épandeur prototype n'était pas encore équipé de
son répartiteur transversal définitif et le liant tombait
donc provisoirement directement des tapis extracteurs
sur le sol, provoquant de visu une mauvaise
répartition transversale. Celle-ci aurait donc eu pour
effet de compliquer encore l'analyse statistique en se
superposant à la dispersion longitudinale.
Constatations déduites directement des
tableaux, engin par engin
Cas de l'épandeur à dosage volumétrique
(tableau I)
— Influence de la vitesse : les résultats des planches
6 et 7 montrent bien qu'avec ce type de doseur une
augmentation de vitesse conduit à une diminution de
la quantité de liant épandue. On constate en effet que
le fait de passer de 900 à 1 800 m/h, variation qui
passe totalement inaperçue de visu, réduit de 9 % la
quantité épandue et double le coefficient de variation.
Il serait évidemment nécessaire de compléter
l'étude de l'influence de la vitesse en explorant une
plage de vitesse plus large (1 à 5 km/h par exemple),
mais les chiffres précités font déjà entrevoir que ce
phénomène a des conséquences importantes sur le
réglage de l'appareil et sur le contrôle de l'épandage.
— Influence du degré de remplissage : elle appraît
dans le cas des planches 1 et 2 où l'on constate
effectivement qu'il se produit un sous-dosage en fin
de vidange. Ce sous-dosage apparaît d'ailleurs bien
plus nettement sur les mesures individuelles, non
représentées ici, où il s'avère que c'est essentiellement
dans les derniers 20 % qu'un fort sous-dosage
apparaît en même temps qu'une brutale augmentation
de la dispersion (o/m atteint 32 % si l'on ne
considère dans la planche 2 que les résultats mesurés
sur les 5 dernières bâches). Cela confirme donc le
phénomène de formation de voûtes avec progressivement
sous-dosage puis brutalement effondrement
avec surdosage sur quelques mètres. Une chambre
de «calmage» où viendrait s'alimenter le tambour
alvéolaire constituerait certainement un remède à
cette cause importante de dispersion.
— Influence du nombre de passes d'épandage :
comme on pouvait s'y attendre du fait des lois statistiques,
l'exécution de l'épandage en plusieurs passes
réduit considérablement les dispersions, comme le
montrent les résultats des planches 3 et 4. On pourrait
donc être tenté, et c'est d'ailleurs la tendance
actuelle, d'ériger en règle d'exécution la pratique de
l'épandage en 3 passes ou même davantage. Il faut
cependant être conscient des risques que cela comporte.
Le premier risque est relatif à l'organisation
du chantier car, pour des distances de remplissage
relativement faibles, le temps d'épandage est en gros
proportionnel au nombre de passes ; il faudra donc,
92

TABLEAU I - Épandeur à doseur volumétrique
N° de la
planche
1
Modalités considérées
Dosage recherché :
30 kg/m 2 en 2 passes
Vitesse : 900 m/h
Espacement des bâches :
5 m environ
Variation du taux
de remplissage
de la trémie de stockage :
de 100 à 50 %
Nombre
de pesées
Moyenne
in (kg/m)
Dosage linéaire
Ecart-type
o (kg/m)
Coeff. de
variation Moyenne
aim . 100 (%) l(m)
Largeur d'épandage
Ecart-type
0 (m)
Coeff. de
variation
ail . 100 (%)
Dosage au
m moyen
2 (kg/m )
2 mil
10 81,4 6,2 7,6 2,58 0,11 4,4 31,5
2
3
4
5
6
7
Dosage recherché :
30 kg/m 2 en 2 passes
Vitesse : 900 m/h
Espacement des bâches :
10 m environ
Variation du taux
de remplissage
de la trémie de stockage :
de 100 % à 0
Dosage recherché :
45 kg/m 2 en 3 passes
Vitesse : 900 m/h
Espacement des bâches :
5 m environ
Variation du taux
de remplissage
de la trémie de stockage :
de 100 % à 0
Idem planche 3,
mais modification
du réglage de l'épandeur
Dosage recherché :
dosage minimal réalisable
avec l'épandeur en 1 passe
Vitesse : 900 m/h
Espacement des bâches :
5 m environ
Dosage recherché :
15 kg/m 2 en 1 passe
Vitesse : 900m/h
Espacement des bâches :
5 m environ
Idem planche 6 à l'exception
de la vitesse qui a été portée
à 1 800 m/h
10 76,8 9,83 12,8 2,52 0,35 13,8 30,4
10 88,75 1,33 1,5 2,4 0,07 3,1 37
10 100,4 3,04 3 2,37 0,07 3,2 42,4
10 13,26 1,08 8,2 2,12 0,04 1,8 6,3
5 31,6 2,5 7,9 2,4 0,18 7,6 13,2
5 28,8 3,8 13,1 2,28 0,12 5,3 12,6
en principe, rajouter des engins d'épandage par rapport
aux pratiques actuelles, mais la tentation sera
plutôt de compenser par une augmentation de la vitesse
des engins, avec les inconvénients que l'on
vient de voir. Un autre danger résulte du fait que, le
réglage de l'épandeur étant réalisé, pour des raisons
pratiques évidentes au cours de la première passe,
toute erreur de réglage se trouve multipliée par le
nombre de passes au niveau du résultat final. Enfin,
et cela nous semble être le risque le plus important,
on ne peut nier la possibilité que le conducteur oublie
de temps à autre d'exécuter une passe, étant donné
qu'une fois la première passe épandue, il ne peutplus
s'appuyer que sur sa méthode et sa mémoire pour
exécuter le nombre de passes imposé. Pour ces raisons,
l'épandage en plusieurs passes ne nous paraît
donc pas à recommander.
• Dosage minimal : on s'est donné comme définition
du dosage minimal réalisable avec cet épandeur la
quantité de liant épandu correspondant à la première
apparition d'une veine de liant continue sur le sol. On
a donc procédé, en ouvrant progressivement la
commande de débit de l'épandeur depuis la position
fermée jusqu'à l'obtention jugée visuellement d'une
veine continue sur le sol, et étudié pour cette position
la dispersion de l'épandeur. On constate (planche 3)
qu'une quantité de 13,2 kg/m soit 6,3 kg/m de liant a
2
pu être répandue avec ce type d'épandeur dans des
conditions de dispersion analogues à celles consta-
93

tées sur les autres planches. Une telle quantité correspond
en fait à un dosage pondéral de l'ordre de
1 % dans le cas d'un sol de yd = 18 kN/m malaxé
3
sur une épaisseur de 0,3 m. Ce chiffre confirme
donc, contrairement à l'opinion fréquemment exprimée,
que des traitements à des dosages aussi faibles
peuvent très bien être réalisés avec ce type
d'épandeur. Il est même apparu qu'avec l'engin dont
on disposait, des valeurs moitié de celles indiquées
pouvaient encore être obtenues avec une précision
acceptable, mais il serait évidemment nécessaire de
le confirmer.
• Largeur d'épandage : ce paramètre a été relevé en
cours d'expérimentation en raison de son caractère
aléatoire introduisant une dispersion supplémentaire
dans une bande de 0,5 m de largeur située dans la
zone de raccordement entre deux bandes adjacentes.
On constate, d'une manière générale, que les variations
relatives de la largeur d'épandage sont du
même ordre que celles de la quantité épandue au
mètre linéaire, ce qui n'est donc pas négligeable au
niveau du calcul de la quantité moyenne épandue au
mètre carré. L'origine de ces variations se trouve
dans les éclaboussures de liant à la suite de sa chute ;
il devrait donc être possible d'y remédier en réduisant
considérablement la hauteur de chute ou mieux,
en réalisant un répartiteur transversal muni de jupes
latérales tel qu'il en existe sur d'autres modèles
d'épandeurs.
Cas de l'épandeur à dosage pondéral
(tableau II)
Il convient tout d'abord d'indiquer que l'influence du
nombre de passes sur la dispersion d'épandage n'a
pas été étudiée étant donné que l'on savait que la
plage des quantités pouvant être épandues en une
passe de cet engin couvrait largement le domaine des
dosages couramment pratiqués dans les opérations
de traitement en place.
— Influence du démarrage des vis d'alimentation
des trémies « tampon » : c'est le facteur dont l'influence
est apparue le plus rapidement grâce notamment
aux indications de l'enregistreur. C'est en fait
la pointe d'intensité demandée au démarrage des vis,
commandée par la sonde de niveau mini dans les 2
trémies «tampon», qui perturbe le fonctionnement
de la chaîne de régulation car c'est le même générateur
qui fournit la puissance électrique aux moteurs
d'entraînement et la tension d'alimentation à la
chaîne de régulation. Il s'avère donc nécessaire de
modifier l'engin actuel de manière à embarquer deux
sources de courant indépendantes : l'une, largement
dimensionnée, pour assurer la puissance exigée par
les différents moteurs, l'autre de faible puissance,
mais délivrant une tension parfaitement constante
pour alimenter la chaîne de régulation.
On pourrait peut-être considérer, en examinant les
résultats des planches n° 1 et 2, que l'influence de ce
facteur n'est pas très importante (a/m passe de 3,7 à
2,62 % selon que les vis fonctionnent ou non), mais il
ne faut pas oublier que la zone ou se manifeste la
perturbation de régulation est relativement courte
(de l'ordre de 1 à 2 m d'après les enregistrements) et,
de ce fait, pouvait n'être que partiellement détectée
par les pesées des bâches puisque ces dernières
étaient disposées tous les 5 m. C'est d'ailleurs ce que
montrent les résultats de la planche 3 où l'on avait
pour cette raison ramené l'écartement des bâches à
2 m ; dans ce cas, le coefficient de variation atteint en
effet 6 %.
Dans la suite de l'expérimentation on a donc procédé,
chaque fois que cela a été possible, «à vis
d'alimentation bloquée », c'est-à-dire que l'on a étudié
la dispersion de l'épandeur, celui-ci fonctionnant
uniquement sur la capacité de ses trémies «tampons
».
• Dosage minimal : pour caractériser la valeur minimale
de la quantité de liant pouvant être épandue
avec cet engin, on a procédé comme pour l'épandeur
à dosage volumétrique. Les quantités mesurées
(planche 4) sont de l'ordre de 4 kg/m , ce qui correspond
à un dosage pondéral de 0,6 % dans le cas des
2
hypothèses précédentes ou de 1 % si l'on suppose la
profondeur de malaxage limitée à 0,20 m. Le coefficient
de dispersion pour de telles valeurs ne dépasse
pas 6 % ce qui peut être considéré comme tout à fait
satisfaisant.
Par ailleurs et comme cela a déjà été souligné dans le
cas de l'épandeur volumétrique, les expérimentateurs
ont eu l'impression que des dosages nettement
plus faibles pouvaient encore être obtenus dans des
conditions de dispersion acceptables. En conséquence,
l'exigence d'une veine de liant parfaitement
continue ne doit pas être considérée systématiquement
comme la limite opérationnelle d'utilisation de
ces engins, car des manques de liant localisés sur
quelques centimètres, voire décimètres carrés, ne
doivent pas grever rédhibitoirement la précision
dans le cas où l'on cherche à épandre de faibles
quantités (moins de 2 à 3 kg/m ).
2
— Influence de la vitesse de déplacement : les résultats
des planches 6 et 7 montrent que la vitesse de
déplacement a également une influence significative
sur les résultats d'épandage, mais qui se traduit, à
l'inverse cette fois, par une augmentation de la quantité
moyenne épandue au mètre linéaire (d'environ
7 % lorsque la vitesse croît de 900 à 1 800 m/h).
L'explication de cette constatation n'apparaît pas
clairement, mais on peut toutefois faire observer que
l'enregistrement de la masse épandue et de la vitesse
a parfaitement révélé les accroissements simultanés
94

TABLEAU II - Épandeur à doseur pondéral
N° de la
planche
Modalités considérées
Nombre
de pesées Moyenne
m (kg/m)
Dosage linéaire
Ecart-type
a (kg/m)
Coeff. de
variation
o7m . 100 (%)
Largeur d'épandage
Dosage au
Coeff. de
m 2
moyen
(kg/m
Moyenne Ecart-type variation
2 )
m/1
T(m) a (m) all . 100

COMPARAISON GLOBALE DES DEUX
ÉPANDEURS
A l'origine de l'expérimentation, on avait pensé pouvoir
comparer la dispersion propre de chaque épandeur
à condition de travail identiques, c'est-à-dire
pouvoir étudier l'influence des paramètres : dosage,
vitesse de déplacement, nature et état de la plateforme,
niveau de remplissage dans la cuve de l'épandeur,
etc., sur les valeurs de la dispersion.
En fait, comme on l'a vu, la lourdeur des manipulations
n'a jamais permis d'avoir un nombre de mesures
suffisant pour entreprendre une comparaison statistique
des deux engins modalité par modalité. On a
donc entrepris une comparaison globale, toutes modalités
confondues, sur la base d'une variable pondérée
définie comme le rapport d'une pesée à la
moyenne de la planche correspondante. On dispose
ainsi de 63 valeurs dans le cas de l'épandeur à dosage
pondéral et de 60 valeurs dans le cas de l'épandeur
volumétrique qui permettent de tracer les histogrammes
de la figure 10 et de calculer les écarts-types
qui peuvent être assimilés dans ce cas aux coefficients
de variation des deux engins étant donné la
nature de la variable aléatoire choisie.
par les valeurs relativement faibles (par rapport au
chiffre de 20 % cité par la Recommandation de 1972)
des coefficients de dispersion ainsi déterminés, aussi
faut-il rappeler les réserves qui doivent nuancer ces
résultats :
— il s'agit de dispersion mesurée sur des quantités
au mètre linéaire et non au mètre carré (non prise en
compte des dispersions dans le sens travers) ;
— il s'agit de deux matériels en parfait état de fonctionnement
servis par un personnel minutieux et très
expérimenté ;
— un certain nombre de modalités seulement ont pu
être considérées ; en particulier, il manque des mesures
avec d'autres liants (chaux éteinte, cendres volantes)
d'autres vitesses, d'autres rigidités et nivellement
de plate-forme, d'autres équipes, etc.;
— enfin et surtout, il ne faut pas oublier qu'il s'agit
de la seule dispersion observée pour différentes positions
de la commande de débit des doseurs et non pas
d'écarts entre les valeurs observées et une valeur
imposée. Dans de tels écarts s'ajoute, on le conçoit
aisément, une erreur de réglage qui, on le verra dans
la suite, dépend plus ou moins du coefficient de variation
de l'engin selon la procédure utilisée pour
effectuer le réglage.
C'est ainsi que l'on trouve :
pour l'épandeur pondéral : CV = -^-= 0,035,
Compte tenu de ces réserves, il nous apparaît somme
toute que la valeur de 20 % pour les épandeurs volumétriques
semble même assez optimiste.
pour l'épandeur volumétrique : CV = —= 0,114.
INTERPRÉTATION
ÉCONOMIQUE
Il apparaît donc que l'épandeur à dosage pondéral se
caractérise par un coefficient de dispersion environ
trois fois plus faible que celui de l'épandeur volumétrique.
Par ailleurs, on peut également être surpris
En partant de ces premiers résultats, et en fonction
des types de prescriptions en vigueur, on peut déjà
étudier quelle peut être l'incidence économique du
choix entre deux épandeurs dont l'un serait caracté-
A - Cas du doseur pondéral
B - Cas du doseur volumétrique.
Fig. 10 - Histogrammes des valeurs de xi/x.
96

ise paruri coefficient de dispersion de 3,5 % et l'autre
de 11,4 %.
On suppose d'une part que l'on sait réaliser le réglage
des deux engins, de sorte que l'erreur de réglage
reste négligeable (ce qui nécessite, on le verra, d'effectuer
un grand nombre de mesures dans la phase
réglage de l'épandeur) et, d'autre part, que la dispersion
d'épandage produite par chacune d'eux obéit à
une loi normale (une vérification par la méthode de la
droite de Henry montre à partir des résultats précédents
que cette hypothèse peut être admise en première
approximation).
Les prescriptions d'épandage figurant dans les cahiers
des charges sont généralement formulées de la
manière suivante:
1 - soit au moins X % des valeurs doivent être supérieures
à la valeur nominale No imposée dans le marché;
2 - soit aucune valeur (il faut comprendre 99,9 % des
valeurs) ne doit être inférieure à k % (en général
80 %) de la valeur nominale No dans le marché.
Pour satisfaire ces prescriptions, il est donc nécessaire
d'épandre une quantité moyenne par unité de
surface supérieure à la valeur nominale du marché.
Le surdosage ainsi nécessité dépend des coefficients
de dispersion de l'engin et de l'exigence de la prescription.
Le tableau de la figure 11 donne, dans le cas
de quelques prescriptions courantes, les surdosages
rendus nécessaires par l'emploi de l'un ou l'autre des
deux épandeurs. Ces quelques chiffres, bien que découlant
de considérations statistiques élémentaires,
permettent déjà de juger l'intérêt qu'il y a à utiliser
des épandeurs précis, et d'autant plus que le niveau
de qualité recherché est élevé.
Par ailleurs, il ne faut pas oublier que les chiffres
précédents permettent seulement une estimation du
surdosage moyen auquel il est nécessaire de procéder
pour avoir la garantie que la quantité épandue
est, avec la probabilité définie dans la prescription,
au moins égale à la quantité No déduite de l'étude du
laboratoire. Or, outre le surcoût financier imputable
à ce surdosage, il faut encore s'interroger en particulier
dans le cas du traitement à la chaux, sur la qualité
du traitement réalisé lorsque l'on considère les valeurs
maximales de liant épandu pouvant être rencontrées.
Il est en effet bien connu que les caractéristiques
mécaniques d'un mélange sol chaux compacté
dans un état d'humidité et à une énergie donnée sont
maximales pour un dosage en chaux bien déterminé
et peuvent décroître sensiblement au-delà de ce dosage.
Ainsi par exemple, dans le cas de la prescrip-
Valeur de réglage à effectuer
Surdosage exigé
Cas
Type de prescription formulée
dans le marché
à l'épandeur A
à l'épandeur B
par l'épandeur B
par rapport à
Représentation schématique
o/m = 3,5 %
a/ m = 11,4%
l'épandeur A
j
a= 0,036
b= 0,128
84 % (1 o) des valeurs > No
1,036 No
1,128 No
0,09 No
1 a c
3
97,5 % (1,96 a) des valeurs » No 1,073 No 1,288 No 0,21 No
a= 0,073
b= 0,288
c= 0,21
a= 0,094
b= 0,41
c= 0,316
Aucune valeur (3 a) < 0,8 No 0,894 No 1,21 No 0,316 No
Fig. 11 - Surdosages exigés par deux épandeurs de coefficient de variation = 0,114 et 0,035 dans le cas de différents types de prescriptions.
97

tion n° 2 ci-dessus et avec l'épandeur B, il serait
intéressant de quantifier la diminution des caractéristiques
d'un mélange sol-chaux traité à un dosage de
1,342 N, situation qui peut en principe se présenter
avec une probabilité de 16 %.
ENSEIGNEMENTS TIRÉS DE
L'EXPÉRIMENTATION EU ÉGARD A LA
NATURE DES PRESCRIPTIONS :
réglage des engins, et contrôle
des prestations
Les résultats de l'étude comparative des deux épandeurs
ont conduit les expérimentateurs à se pencher
sur les problèmes posés par la nature des prescriptions
d'épandage à formuler dans les marchés de
traitement en place, les méthodes de réglage des
épandeurs et le contrôle des prestations.
FORMULATION DES PRESCRIPTIONS
D'ÉPANDAGE
Compte tenu des considérations précédentes relatives
au surdosage nécessité par la dispersion des
épandeurs, il semblerait logique de formuler des
prescriptions qui imposent des limites minimales
maximales entre lesquelles devront se situer toutes
ou au moins une certaine proportion des mesures
portant sur une surface d'un mètre carré par exemple.
Pour être réaliste, une telle formulation de la
prestation implique de connaître avec une précision
suffisante les caractéristiques de dispersion des
épandeurs utilisés actuellement pour apprécier s'ils
sont en mesure ou non de satisfaire la prescription.
En effet, si l'on impose par exemple la prescription
suivante :
95 % des valeurs de la masse répandue au mètre carré
devront être comprises entre No (valeur nominale
déduite de l'étude de laboratoire) et 1,4 No, la figure
12 montre qu'une telle prescription ne pourra être
satisfaite qu'avec des épandeurs dont le coefficient
de variation est:
2 No
1,96 Q,
< 1,4 No - No, d'où Cv < 8 %.
N (m,|=CV)
Le même calcul montre que si 'Ion considère une
valeur de C v de 20 % ; 95 % des valeurs répandues au
mètre carré seront comprises entre No et 2,2 No.
Et encore, cela suppose d'une part que les valeurs de
la masse épandue au mètre carré se distribuent réellement
selon une loi normale, et d'autre part que l'on
sache régler parfaitement l'appareil comme on le
verra plus loin. Or, à l'heure actuelle, il faut reconnaître
que personne ne connaît avec une précision
acceptable le coefficient de variation qu'il convient
d'affecter aux différents modèles d'épandeurs usuels
et qu'aucun de ces engins n'est muni d'une commande
du débit du doseur faisant correspondre à une
position donnée de cette commande une valeur précise
de la quantité moyenne au mètre carré effectivement
épandue (on a même vu que dans le cas de
l'épandeur à doseur volumétrique étudié, il n'y avait
aucun système de repérage prévu sur la commande
du doseur).
Il apparaît donc nécessaire d'améliorer considérablement
la situation actuelle si l'on veut être en mesure
de proposer des prescriptions qui soient à la fois
réalistes et techniquement fondées.
Dans l'état actuel des choses, si l'on s'en tient au
coefficient de variation de 20 % mentionné dans la
Recommandation de 1972 et si l'on retient une formulation
des prescriptions du type de celle examinée
précédemment, il ne semble pas réaliste d'exiger que
la condition sur les valeurs maximales pouvant être
observées dans 5 % des cas soit inférieure à 2 à
2,2 No.
RÉGLAGE DE
L'ÉPANDEUR
Les considérations précédentes supposent comme
on l'a dit que l'on sache régler parfaitement les épandeurs,
c'est-à-dire que la valeur moyenne mesurée
durant la phase de réglage corresponde exactement à
la moyenne des valeurs que l'on pourrait mesurer
tout au long de l'opération d'épandage en effectuant
un très grand nombre de pesées de la quantité répandue
au mètre carré.
En théorie, pour régler exactement un épandeur, il
suffirait de connaître son coefficient de variation
ainsi que la loi de variation du débit de son doseur.
Dans ces conditions, on obtient le réglage cherché en
ajustant la commande du débit du doseur sur la position
correspondant à :
N, réglage NO +-
t .
-N0 = N0(1 + t . Cv
1 - tCy 1 - tCy
avec t : terme de probabilité caractérisant l'exigence
sur le respect de la prescription.
En pratique, l'entrepreneur ne connaissant pas ces
paramètres, procède au réglage par tâtonnements
successifs en augmentant progressivement le débit
98

du doseur, estimant que l'engin est correctement
réglé dès que la moyenne de 2 ou 3 mesures consécutives
(portant souvent sur une surface inférieure au
mètre carré), présente une valeur supérieure à la
valeur contractuelle No. Cette manière de fixer la
valeur de réglage de l'engin ne doit pas être considérée
comme satisfaisante car ne prenant pas en
compte le coefficient de variation de l'engin, la valeur
ainsi déterminée ne constitue pas un estimateur
précis de la valeur moyenne qui sera réellement
épandue par la suite.
Fig. 13 - Mode de détermination d'un estimateur précis de la quantité
moyenne de liant épandue par mètre carré.
En effet, en vertu des règles statistiques, si une variable
aléatoire se distribue suivant une loi normale
de moyenne m et d'écart-type o, les estimateurs de
cette moyenne calculés à partir de n mesures se
distribuent également suivant une loi normale de
moyenne m mais d'écart-type o/VnT
Dans les pratiques courantes actuelles, la moyenne
m estimée à partir de 2 ou 3 mesures se trouve donc
affectée d'un écart-type égal à celui de la distribution
divisé par V20U Vàseulement. On risque donc ainsi
de commettre une erreur de réglage importante,
compte tenu des valeurs vraisemblablement élevées
des coefficients de variation des épandeurs actuels ;
il importe par conséquent de régler les épandeurs en
déterminant un estimateur calculé à partir d'un grand
nombre de mesures (100, voire 200).
Fig. 13 a - Pesées des essieux de l'épandeur avant et après épandage
d'une certaine surface (> 100 m 2 ).
Il est évidemment hors de question d'envisager de
régler un engin en exécutant 100 ou 200 pesées sur
bâches, mais une solution intéressante consiste à
peser la masse de liant répandu sur une certaine
surface qui serait mesurée par ailleurs et dont la
valeur ne seait pas inférieure à 100 m 2 .
Fig. 13 b- Mesure de la surface
recouverte par le liant précédemment pesé.
La pesée du liant peut s'exécuter commodément par
pesée, avant et après épandage, des essieux de
l'épandeur à l'aide de pesons spéciaux; quant à la
mesure de surface elle relève des moyens topographiques
simples et classiques (fig. 13 a et 13 b).
Connaissant la masse de liant épandue sur la surface
correspondante, il est simple de calculer une masse
au mètre carré qui constitue alors un très bon estimateur
de la valeur moyenne qui sera répandue dans la
suite de l'opération.
Dans ce cas, comme on le voit sur la figure 14, à toute
valeur de l'estimateur satisfaisant la condition minimale
suivante :
^estimateur >No(l + -
minimal
te,
t' Q
- +
1 - t Cv (1 - t' Cy) Vn
n : nombre d'observations ayant servi à l'estimation de
la moyenne. Dans le processus opératoire proposé n =
nombre de mètres carrés de surface couverte dans la
phase « réglage » (n > 100) ;
t: terme de probabilité caractérisant l'exigence de la
prescription : par exemple si on exige que 97,5 % des
observations soient 3= No, t = 1,96 dans l'hypothèse
d'une distribution normale ;
t' : terme de probabilité caractérisant l'erreur que l'on
tolère sur le réglage, il est raisonnable de se fixert' >t
dans le cas du processus opératoire proposé ;
correspond un réglage de l'engin satisfaisant la spécification,
c'est-à-dire par exemple : 97,5 % des observations
3s No.
Toutefois, pour préciser complètement les conditions
de réglage d'un engin, il convient encore de
définir la valeur maximale de l'estimateur à partir de
laquelle une réduction du réglage s'impose.
Pour conclure à la nécessité de procéder à une réduction
du réglage, il faut être assuré qu'une fois cette
action exécutée on ne risque qu'avec une très faible
probabilité de mesurer un nouvel estimateur dont la
valeur serait inférieure à la condition minimale définie
précédemment.
99

f cv f cv V J
tfir ^i-f cv +i-t- cv/ f
t
N en kg/m 7
2tCV _2. t'CV 1. t"CV 1
JiT X-fCV l-t"Cv|
1 - Distribution extrême des observations pouvant être constatées pour
' a v a '
e u r
^estimateur minimal-
2 - Distribution extrême des observations pouvant être constatées pour
la valeur N e s t i m a t eur minimal- , ,
3 - Distribution des estimations de la moyenne des observations de la
population 1.
4 - Distribution des estimateurs de la moyenne des observations de la
population 2.
5 - Valeur minimale d'un estimateur garantissant un réglage correct de
l'épandeur.
6 - Valeur maximale d'un estimateur garantissant un réglage correct de
l'épandeur.
A: Intervalle des valeurs des estimateurs garantissant un réglage correct de l'épandeur.
B: Intervalle des valeurs moyennes des quantités épandues pouvant être observées pour un réglage correct de l'épandeur.
C: Intervalle des valeurs ponctuelles des quantités épandues pouvant être observées pour un réglage correct de l'épandeur.
No: Valeur prescrite dans le marché.
ô: Quantité moyenne épandue pour une variation d'une graduation de la commande du débit du doseur.
Fig. 14 - Schéma explicatif du mode de réglage d'un épandeur.
Autrement dit, et ainsi que l'indique le graphique de
la figure 14, la valeur maximale d'un estimateur à
partir de laquelle il convient de réduire le réglage
s'obtient en ajoutant à la condition minimale le terme
2 No --T^V - augmenté de la quantité ô cor-
(1 - t" CL) Vn
respondant à la quantité de liant épandue au mètre
carré pour une modification d'une graduation de la
commande de variation du doseur.
La condition maximale définissant la nécessité de
procéder à une réduction du réglage s'écrit donc :
N ssNo (1+ + ^—-+
estimateur 1 — t Cy (1 — t' Cy) Vn
maximal
2 — —fc-
Cl - t" C y ) Vn^
avec t": terme de probabilité caractérisant l'exigence
sur la certitude de régler l'engin à bon escient ; a priori
on pourra considérer : t" = t'.
En définitive, un épandeur sera considéré comme
correctement réglé pour toute valeur de l'estimateur
satisfaisant la double condition :
N «S N . s= N .
estimateur estimateur estimateur
minimal
minimal
et l'intervalle A des valeurs des estimateurs garantissant
un réglage correct est :
t" C,
A = 2 NO — +ô
(1 - t" Q) W
Toujours à l'appui de la figure 14, on peut également
constater l'intervalle B des valeurs des moyennes
des distributions et celui C des valeurs extrêmes
pouvant être constatées dans les conditions de réglage
correct de l'engin.
Ces différentes expressions font apparaître l'importance
des paramètres C y , ô et n dans les valeurs
pouvant être prises par ces intervalles et permettent
donc d'évaluer les surdosages qu'il convient d'admettre
lorsqu'on utilise des matériels et des processus
d'estimation de la moyenne différents pour satisfaire
une prescription donnée.
100

C'est ainsi par exemple que, si l'on considère:
— un épandeur caractérisé par un Q de 20 % et un ô
de 1 kg/m par graduation,
2
— un processus opératoire définissant l'estimateur
de la valeur de réglage à partir de la moyenne de
quatre observations,
— une valeur No = 30 kg/m et des exigences caractérisées
par t = t' = t" = 2, on trouve que les valeurs
2
minimale et maximale entre lesquelles doit se situer
l'estimateur pour que le réglage puisse être considéré
comme correct'sont respectivement de 60 et 81 kg/
m et dans ces conditions 95% des observations seront
comprises entre 30 et 110 kg/m soit dans un
2
2
rapport de plus de 2. C'est effectivement ce que l'on
constate en pratique, lorsqu'on fait un nombre de
mesures suffisant (fig. 15).
Si l'on fait les mêmes calculs avec :
— un épandeur caractérisé par un Cy de 5 % et un ô
de 0,2 kg/m par graduation,
2
— un processus opératoire définissant l'estimateur
de la valeur de réglage à partir de la moyenne de 100
observations,
— les mêmes valeurs pour No, t, t', t",
on trouve que les nouvelles valeurs minimales et
maximales de l'estimateur sont respectivement:
33,6 kg/m et 34,5 kg/m et que, dans ces conditions,
2 2
95 % des observations seront comprises entre 30 et
38,12 kg/m .
2
Il serait certainement intéressant d'établir les graphes
montrant l'influence relative des différents paramètres
Cy, à et n pour différentes exigences caractérisées
par les valeurs des t, t' ett", mais peut
déjà estimer à partir de ces deux exemples tout l'intérêt
qu'il y a à utiliser des épandeurs précis et à les
régler à partir d'un estimateur issu d'un grand nombre
d'observations.
On a vu que la procédure, consistant à peser l'engin
avant et après épandage sur une certaine surface
mesurée par ailleurs, constitue une solution très opérationnelle
pour déterminer un estimateur de qualité.
En revanche, il faut reconnaître que l'on connaît
encore insuffisamment les performances des épandeurs
en usage actuellement pour être en mesure de
mettre en pratique les considérations précédentes. Il
convient donc de progresser dans cette voie, en engageant
des actions qui pourraient prendre les formes
suivantes :
— des études, en station d'essai des différents types
de doseurs équipant les épandeurs actuels. Dans ce
cas, il faudra toutefois considérer que les valeurs de
coefficient de variation annoncées seront des valeurs
minimales qu'il conviendra de majorer par un coefficient
forcément arbitraire pour tenir compte des
conditions réelles de chantier. Néanmoins, il est clair
que c'est par le passage d'une telle station que l'on
pourra explorer dans les meilleures conditions le
maximum de modalités ;
— des études directement sur chantier, consistant
en des interventions inopinées pour procéder à des
séquences de 30 à 50 pesées sur bâche, cela pour
différents modèles d'épandeurs, différents liants,
différentes valeurs du dosage, pour le même modèle
d'épandeur, différentes équipes ou différents états
d'entretien.
De telles actions supposent évidemment que l'on
repense la méthodologie et les moyens utilisés
jusqu'à présent pour réaliser les pesées sur bâches
car il importe, dans toute la mesure du possible,
qu'une séquence de mesures ne dépasse pas la demijournée.
A partir des résultats de ces études, on peut espérer
être en mesure de proposer un classement des épandeurs
donnant, pour les différents modèles rencontrés
ou de préférence pour les différentes technologies
des doseurs utilisés, la classe de coefficient de
variation qui leur est propre.
En attendant, on pourra s'appuyer sur la valeur de
20 % donnée dans la Recommandation de 1972, sachant
que si l'on se satisfait de cette valeur qui est à la
101

fois élevée et qui ne discrimine pas les engins, peu de
progrès sont à espérer dans le développement de la
technique du traitement en place vers des couches
plus performantes que les couches de remblai ou les
couches de forme.
— vérifier la valeur de réglage en répétant périodiquement
la phase de réglage (après chaque arrêt de
chantier, nouvel arrivage de liant, etc.);
— exécuter, autant que faire se peut, quelques séries
de mesures sur bâches pour confirmer la qualité
effectivement obtenue.
CONTRÔLE DES PRESTATIONS
D'ÉPANDAGE
A première vue on pourrait penser que l'épandage
est une opération dont le contrôle peut être valablement
réalisé en appliquant les schémas habituels du
contrôle statistique. En fait, il faut considérer que
l'application des théories du contrôle statistique est
en partie compromise par la nature des observations
exigées par ce type de contrôle. En effet, on ne voit
pas actuellement d'autres méthodes pour mesurer
les quantités de liant épandues que celles de pesées
de bâches ou d'essieux dont la mise en œuvre nécessitera
toujours des préparatifs, supprimant ainsi tout
caractère inopiné au contrôle. Or, on a vu en particulier
qu'en jouant sur la vitesse de translation on pouvait
notablement faire varier les quantités épandues,
principalement avec les épandeurs à doseur volumétrique
asservi à la vitesse de déplacement; il faut
donc admettre comme préalable à ce type de contrôle
la nécessité d'équiper ces engins d'un enregistreur de
la vitesse de déplacement. Pour les épandeurs non
asservis à la vitesse, imposer un tel enregistreur est
évidemment encore davantage justifié.
Avec des engins ainsi équipés, on doit pouvoir réaliser
un contrôle « de réception» au sens statistique du
terme; toutefois, il est vraisemblable qu'un tel
contrôle pour apporter la garantie souhaitée, exigera
des interventions à la fois lourdes et pénibles qu'il
sera difficile de justifier. On peut donc penser, qu'à
l'image de ce que l'on constate souvent dans la plupart
des travaux de génie civil, il sera plus réaliste de
s'orienter vers un contrôle des moyens d'exécution
et des modalités d'utilisation de ces moyens (réglage,
état d'entretien, etc.).
INTÉRÊT DE L'ÉPANDEUR
A DOSEUR PONDÉRAL
VIS-A-VIS DES PROBLÈMES POSÉS
PAR LES PRESCRIPTIONS,
LE RÉGLAGE ET LE CONTRÔLE
A l'issue de l'expérimentation, il apparaît clairement
que l'épandeur à dosage pondéral présente des avantages
incontestables par rapport aux épandeurs actuels
vis-à-vis des problèmes examinés précédemment.
Ces avantages sont bien évidemment à mettre
à l'actif de la régulation de débit pondéral, mais ils
résultent également de la possibilité de réaliser, à
partir d'une telle chaîne de régulation, un enregistrement
continu de la masse épandue par unité de
surface dans des conditions suffisamment simples
pour que, compte tenu de l'intérêt de l'information
ainsi procurée, il soit justifié de considérer un tel
enregistrement comme devant faire partie intégrante
du système de régulation.
En effet, la régulation du débit pondéral, déjà responsable
de la réduction du coefficient de variation
constatée dans l'étude, avec les avantages techniques
et économiques qui en découlent, permet par
ailleurs une simplification pratique considérable des
opérations de réglage. Si en outre on dispose de
l'enregistrement continu de la masse épandue par
unité de surface, c'est toute la phase de contrôle qui
est considérablement améliorée du double point de
vue de la fiabilité et de l'exécution opérationnelle.
C'est ainsi en particulier qu'avec un épandeur du
type de celui étudié, on peut prévoir une importante
réduction :
Concrètement, si on applique cette démarche au cas
de l'épandage, les tâches qui reviennent alors à
l'échelon de contrôle sont les suivantes :
— agréer le matériel d'épandage, c'est-à-dire vérifier
d'une part que sa classe de coefficient de variation
est compatible avec la prescription et, d'autre
part, s'assurer de son bon état de fonctionnement;
— participer, voire organiser, la phase de réglage de
l'appareil;
— surveiller le recouvrement des bandes ;
— exploiter les enregistrements de la vitesse
d'épandage (beaucoup d'éléments peuvent être tirés
de l'analyse de ces enregistrements) ;
— du nombre des mesures nécessaires au réglage de
l'engin, car il sera possible après étalonnage d'établir
une échelle faisant correspondre les différentes positions
de la commande du débit du doseur à la valeur
moyenne de la masse épandue. Cela permet
d'échapper en grande partie à la procédure par tâtonnements
successifs nécessitant des mesures à
chaque nouvelle position de la commande puisqu'il
suffira en principe d'ajuster la commande sur la valeur
indiquée par l'échelle ;
— de la fréquence des opérations de vérification du
réglage ; en effet l'échelle ainsi établie est, dans un
bon intervalle de confiance, indépendante de la nature
du liant épandue, de son état de foisonnement,
102

de ses conditions d'écoulement, de la vitesse de déplacement
de l'engin tous paramètres dont une variation
sensible devrait nécessiter la répétition d'un
nouveau réglage dans le cas des épandeurs à dosage
volumétrique ;
— des mesures exécutées dans le cadre du contrôle
de réception. Dès que l'on aura constaté une précision
suffisante de l'enregistrement, la plus grande
partie du contrôle de réception pourrait être limitée à
l'examen des enregistrements en prévoyant toutefois
quelques mesures des quantités épandues pour vérifier
la constance de la précision de l'enregistrement.
Un autre avantage de ce type d'épandeur découle de
la possibilité d'épandre de faibles quantités et de la
grande souplesse dans la commande des variations
de ces quantités et cela dans une large plage de débit,
comme nous l'avons déjà dit.
L'utilisation de cette propriété est en particulier intéressante
dans le traitement en place des sols argileux
trop humides en vue de permettre leur réemploi en
remblai, alors que l'on pourrait considérer à première
vue que cette nature de travaux devrait se
satisfaire d'épandeurs beaucoup plus rustiques. En
effet, ces travaux se caractérisent par :
— des quantités à épandre relativement faibles
(souvent moins de 10 kg/m 2 ), étant donné que l'on
recherche une amélioration du sol juste suffisante
pour permettre la mise en remblai, et que les matériels
de malaxage utilisés ont souvent une faible profondeur
de travail (moins de 0,20 m avec les charrues
à disques) ;
— le grand intérêt économique qu'il y a à pouvoir
adapter au mieux la quantité épandue à l'humidité du
sol constatée dans le déblai, ce qui suppose des réajustements
fréquents (souvent plusieurs fois par
jour) de cette quantité en fonction des résultats des
mesures de teneur en eau. Pour ce faire avec l'épandeur
à dosage pondéral, il est vraisemblable qu'il
suffise d'agir sur la commande du débit du doseur,
c'est-à-dire sans passer par un nouveau réglage, pour
obtenir avec une précision suffisante la modification
de la quantité épandue cherchée.
Vis-à-vis de ce problème, dont l'importance économique
est grande étant donné que cela concerne généralement
de grandes masses de sol, l'idéal serait
évidemment de réaliser un ajustement continu de la
quantité épandue en fonction de la teneur en eau du
sol. Cela est d'ores et déjà concevable à partir d'un
épandeur à dosage pondéral en introduisant dans la
chaîne un élément de régulation supplémentaire qui
asservisse le débit du doseur à l'information d'une
sonde électromagnétique de teneur en eau.
CONCLUSION
Cette étude a mis en évidence la nette supériorité des
épandeurs à dosage pondéral et à enregistrement
continu de la masse épandue, tant sur le plan de
l'homogénéité et de la précision des quantités épandues
que sur celui des améliorations apportées dans
les opérations du réglage des engins et de contrôle de
l'exécution.
Elle a également été l'occasion d'une réflexion sur le
mode de réglage des épandeurs, qui a débouché sur la
proposition d'une procédure rationnelle de réglage
d'un épandeur, connaissant son coefficient de dispersion,
la sensibilité de la commande de son doseur
et le mode de détermination de l'estimateur de la
valeur de réglage.
En fonction de ces paramètres, cette procédure permet
de chiffrer les surdosages auxquels il faut
consentir pour réaliser un épandage de qualité imposée
et, le cas échéant, choisir objectivement entre
plusieurs matériels de caractéristiques données.
L'utilisation de cette nouvelle génération d'épandeurs
se heurtera au surcoût qu'elle implique, car il
est acquit que le coût d'épandage réalisé avec de tels
matériels sera sensiblement plus élevé que celui réalisé
avec les épandeurs volumétriques actuels plus
rustiques et, pour la plupart, déjà en grande partie
amortis.
Le bilan coût-qualité déterminera donc, in-fine, le
développement que connaîtront les épandeurs à dosage
pondéral ; mais pour être en mesure de chiffrer
en toute objectivité ce bilan, il importe de compléter
l'étude des performances des principaux modèles
d'épandeurs recensés dans les parcs des entreprises,
de manière à pouvoir en proposer un classement.
Actuellement, on prévoit de conduire cette étude en
procédant, sur des chantiers de traitement traditionnels,
à des actions de mesure très concentrées d'une
journée au maximum, mais avec des moyens permettant
l'exécution d'un nombre de mesures statistiquement
suffisant pour caractériser un épandeur.
Toutefois, si les conditions pratiques de chantier
étaient telles que l'on ne soit pas en mesure de dégager
des valeurs claires, on pourrait alors envisager
des essais en site propre.
Enfin, en fonction des performances ainsi mises à
jour, il conviendra de réexaminer les résultats des
nombreuses études de comportement des sols stabilisés
aux liants hydrauliques déjà réalisés, de manière
à définir le domaine d'application de la stabilisation
en place propre à chaque classe d'épandeurs. •
103

ABSTRACTS
A mechanized system of rapid soil identification
M. KERGOET
The identification of earthworking soils currently often takes too long to
enable fully effective measures to be taken when on-site controle are
carried out.
This article describes a method and an equipment for the rapid
identification of soils developed by the Laboratoire Regional de l'Est
parisien in Melun.
Experiments have revealed a satisfactory correspondence with tests
performed using conventional procedures.
The method proposed is therefore reliable, and makes it possible to
identify an earthworking soil on the basis of granulometric criteria and
the results of the methylene blue test in less than two hours, which meets
desirable conditions of efficacity.
Bull, liaison Labo. P. et Ch.. n°I20, juil.-aout 1982, p. 27.
The double gamma-ray probe and the associated drilling
apparatus
J.-C. VALEUX
The double gamma-ray probe is an instrument for measuring, by
gamma-ray transmission, the density at different depths of most materials
used in civil engineering.
The measurement is accurate and not very destructive. It is performed
automatically in steps of 2.5 or 10 cms and recorded on a print-out or on
a minicassette, with identification of the measurement profiles.
The depth to which the double probe can work is theoretically unlimited,
and it is possible to determine the wet densities of one or more layers of
material through a vertical axis.
This instrument is particularly useful for assessing or testing the efficacity
of laying procedures and compactors ; it can also detect the presence of
voids or segregation in materials, control the thickness of different
courses after laying, follow up the evolution of densities in an
embankment over a period of time, and track the movements of water in
soils.
This article reviews the principle of operation of the double probe, and
describes the instrument and its associated drilling apparatus.
The record of different operations performed on site by the specialized
team of the Rouen Experimental Road Engineering Centre provides
practical examples of the use of this instrument.
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n°I20, juil.-aout 1982. p. 33.
A rapid particle size test for aggregates and soils of low clay
content
N.-L TRAN • R. BARBARAS
The particle size test described in this article is an attempt to simplify the
conventional screening test. All it retains of the latter is the screening of
the coarse fraction (> 0.5 mm), which is a relatively easy operation. The
rest of the test comprises:
- a modified method of sedimentation, using a sensitive and
unbreakable plastic densimeter;
- gauging operations making it possible to determine the dry masses of
the various rejects of the coarse fraction.
This avoids the tedious screening of fines, as well as drying and weighing.
The equipment required for this test is relatively rudimentary and of low
cost, for it does not use advanced physical and electronic techniques. No
electric current is necessary.
The test is particularly useful in situations where :
- no installation comprising curing chamber, electric current and
balance is available (as in the case of certain working sites outside
continental Francs);
- a very short response time is essential (as in the case of control at the
production plant, at the quarry, or on site).
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n° 120, juil.-aout 1982, p. 40.
Application of the RTR (Recommendation Concerning Road
Earthworks) to small projects. Findings
J. PUIG-G. VERON
The article deals with findings made concerning the application of the
Recommandation pour les Terrassements Routiers (RTR - Recommendation
Concerning Road Earthworks) to small earthwork projects (45.000
to 100,000 cubic meters).
The six projects chosen lie in the area covered by the Toulouse
Laboratory. They involve earthworks using class A 2, B 6, C 1, C 2, C 3.
D 4, and E 3 materials.
For four of the six projects, the nature of the materials made testing by in
situ density measurements impossible, and the continuous testing method
turned out to be highly suitable: it was the only method capable of giving
the project supervisor the information he needed to make sure of the
quality of the work.
Application of the RTR as applied to compaction conditions makes it
possible to require from the outset that the contractor should possess
suitable compaction equipment.
Analysis of the results obtained (Q/S objective versus Q/S attained; Q/S a
characteristic compaction intensity parameter) showed that, for these
projects, this equipment is often overdimensioned for the amount of
materia! to be applied each day.
Constant knowledge of the geotechnical characteristics of the materials is
essential. This means that a preliminary geotechnical survey is necessary,
and that (at least) one person must be assigned full-time to the site to
supervise the various modes of application of the RTR called for in the
CCTP specification (a set of specific technical rules).
Analysis of the texts of the various instructions shows, however, that
work is still required in this area to assure that this recommendation is
properly followed, and especially to avoid the simultaneous specification
of the results to be obtained and the means to be employed for this
purpose.
Finally, it was found that taking the weather conditions at the time the
work is done into account had its largest impact on the problems of road
platform trafficability and deformability.
While, on the whole, the application of this method has raised no
problems and has been accepted by all project supervisors, it should be
pointed out that it obliges the laboratories to do a great deal of work to
inform and train all concerned (project supervisor and contractors).
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n° 121, sept.-oct. 1982, p. 61-76.
Checking the execution of embankments and subgrades.
Presentation of fascicule four of the RTR (Recommendation
Concerning Road Earthworks)
M. SCHAEFFNER
In the last fiveyears, there have been notable additions to the means of
solving the problems of checking the execution of embankments and
subgrades, thanks in particular to the technical information concerning
the conditions of use of soils published in the firstthree fascicules of the
Recommandation pour les Terrassements Routiers (RTR - Recommendation
Concerning Road Earthworks) and to the development of
performing testing equipment.
Fascicule four of this recommendation takes these recent contributions
into account. It is intended as a guide for project supervisors, to help them
choose the checking procedure best suited to the special conditions of
each project.
The main body of the document is in four parts. The first reviews a
number of general considerations concerning the need for checking, the
responsibility of the project supervisor, the stage in the progress of the
work at which checking is necessary, and so on.
The second part analyses the problems of checking compaction, a tricky
operation but the key to assessing the quality of an embankment. Special
emphasis is placed on the advantages of the method based on checking
that the rollers have been used as specified in fascicules two and three.
Part three deals with testing the deformability of road platforms. Here,
the emphasis is on the performing measurement devices (dynaplaque.
deflectograph) already available to tackle this problem.
Part four sums up the control operations specific to soil stabilization work
and deplores the relative lack of progress in this fieldin the past decade.
Finally, this fascicule is completed by two appendices: one deals with
project supervision and its close imbrication with control operations; the
other briefly reviews the main characteristics of the major tests used in
the fulfilment of the control work.
Bull liaison Labo. P. et Ch., n°I21, sept.-oct. 1982, p. 77-87.

Synthesis of an investigation of controlographs
J.-P. BERTHIER
The continuous monitoring of the compaction of embankments and
subgrades (the so-called "Q/S characteristic compaction intensity
parameter") requires the installation of controlographs on the rollers to
check compliance with the specified operating procedures. At the request
of the "earthworks" G.S.C. (special coordinating group), the SETRA has
investigated the problem of the fitting of these controlographs (derived
from the speed recorders required on certain vehicles) on the rollers. It
was found that there is no major obstacle when the various parties
involved have accepted and assimilated the method. However, there are
many problems with the installation, operation, and maintenance of the
controlographs, especially in connection with recording the frequency of
vibration of vibratory rollers. It should be possible to improve this
situation.
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n°!21, sept.-oct. 1982, p. 88-92.
The « Dynaplaque »
J. BENOIST - M. SCHAEFFNER
This is a new apparatus specially designed for measuring the
deformability of supporting natural ground; a precise knowledge of this
characteristic has progressively proved essential for the laying of
pavement bases and subbases.
It was decided to construct this apparatus by reason of the limitations of
use of the different instruments for measuring deformability employed up
to the present (Lacroix deflectograph, Benkelman beam, static plate tests).
The Dynaplaque applies a dynamic load to the soil, generated by the fall
of a mass on to a circular bedplate through the intermediary of a coil of
springs. The resulting impact is of the same order of magnitude as that
created by the passage of a heavy axle or a heavy vibratory compactor.
The reaction of the supporting natural ground to this impact is measured
in an original and practical manner on the basis of the coefficient of
restitution which expresses the ratio between the height of fall and the
height of rebound of the falling mass. It has been shown that subject to a
judicious choice of the functional parameters of the apparatus (absolute
values and ratio of masses, rigidityof springs) one observes a considerable
range of variation of this coefficient (between 0.1 and 0.7) in the range of
moduli of reaction usually encountered on pavement subgrades (between
10 and lQOMPa).
In the construction of the apparatus, priority was given to the practical
aspect of its operational use (mounting on a cross-country vehicle,
partially automated hydraulic manceuvering, automatic calculation and
recording of the coefficient of restriction, etc.). This led to an extremely
mobile apparatus which, once in position, can test a subgrade at the rate
of 30 to 40 tests an hour with only one operator.
The Dynaplaque can also be used to study a number of problems where
an impact generator scaled to road traffic is required. Some of these
problems are referred to in this article : structural fatigue, the evolutive
nature of certain materials, contamination of granular materials, control
of the compaction of embankment courses, etc.).
Lastly, the authors stress the fact that the Dynaplaque, as a measuring
instrument, must have its metrological characteristics rigorously and
periodically checked. The nature and frequency of the necessary
verifications are specified.
Bull liaison Labo P. el Ch., n" 122, nov.-dec. 1982, p. 61-72.
Results of the continuous control (Q/S, e) of road earthworks
in Normandy
The third part reviews the different operations to be performed by the
person responsible for controls in order to comply with the standard
practice laid down in the recommendation concerning road earthworks.
Lastly, the authors present the Laboratory's point of view on available
methods of control, and in particular they specify the means that have to
be employed in the context of the Q/S, e method.
Bull, liaison Labo P. et Ch., n° 122, nov.-dec. 1982, p. 73-81.
The waterproofing of supporting natural grounds
D. PUIATTI - A. QUIBEL
It is often recommended to waterproof supporting natural grounds the
efficiency of available techniques is not known. In view of this, the
authors attempted to find out the present state of affairs either through a
bibliographic study or through half-scale tests carried out at the Rouen
Experimental Highway Centre (CER - Centre d'Expérimentations
Routières). The results of the bibliographic study were disappointing ;
few references were found to earthworks proper. On the other hand, the
first series of tests carried out at the CER provided interesting information
and even revelations.
The authors recall firstof all that a proper « sealing » of the surfaces can
limit the risksof water penetration in significant proportions. Treatment
with hydraulic binders modifies permeability : lime increases it, while
cement or a combination of lime and cement reduces it. Surface dressings
of the single layer or two-layer type, with or without prior application of
pre-coated chippings (which are quite often pure and simple transpositions
of pavement formulae) are of doubtful efficiency or even of no
efficiency at all, because of the perforation of the waterproof filmby the
chips. A simple thin filmof bitumen with sand spreading is much more
effective, but it poses the problem of resistance to traffic. Waterproofing
membranes are at present not widely used. Moreover they are fragile.
Water repellants have been more widely used up to the present in
landscaping work than in road construction. Their efficiency over a short
period is certain, but tests need to be continued. There exist many other
products which claim to be stabilizing of waterproofing agents but which
quite often possess none of these properties. The advice of a laboratory
can be useful.
Bull, liaison Labo P. et Ch., n° 122, nov.-déc. 1982, p. 82-92.
The classification of chalks and conditions of re-utilization as
fill material
M. RAT - M. SCHAEFFNER
The authors propose a new classification of chalks, and specify the
conditions of re-utilization of this material, which is of such a special
nature. In the firstpart, the properties of this evolutive material are
reviewed. Then the advantages and drawbacks of the two existing
classifications (that contained in the "Recommendations for Highway
Earthworks", and the British classification) are discussed on the basis of
observations made on a number of recent working sites. Stemming from
this discussion, a classification is proposed, adopting only two
parameters: dry density and water content in situ. Lastly, the authors
show that chalk is a very difficult material to compact.
Bull, liaison Labo. P. et Ch.. n° 123, janv.-fevr. 1983, p. 65-74.
A. FEVRE - J J. CORBIN - G. VIGEA
Since 1978 the authors have counted nineteen working sites, representing
a potential of 4,100,000 m^, for which project managers in the
Normandy region made provision, in the special technical specifications
(C.C.T.P.), for a continuous control of the earthworks by the Q/S and e
method (where Q is the volume of packed soil, measured after
compaction, S is the surface rolled by the compactor to compact this
volume, and e is the maximum thickness after compaction).
The firstpart of this article presents what ought to have been done (to
conform to the specifications in question) and what was actually done
during the performance of the work, in respect of the delegation of
responsability for the controls: who does what, and how ? There
emerges a very marked shift on the part of those concerned.
In the second part, the authors list a certain number of anomalies
encountered during the carrying out of the work, which are not
compatible with a correct application of this method.
The validity of weather forecasting for the management of
working sites
A. QUIBEL
The automatic answering devices of regional meteorological stations
provide a forecast bulletin updated in the light of the evolution of general
and local weather data.
The use of this information for the management of working sites can be
very appreciable, provided that the forecasts are reliable.
A test of their validity in Rouen over a limited period showed that the risk
of being misled unfavourably on a twice-a-day basis is three in a
hundred, for the site and the period concerned.
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n° 123, janv.-fevr. 1983. p. 75-77.

The choice of sources of weather data: hydrologic balance and
work stoppates
M. SEGOUIN
Comparison of the rainfall recordsof several stationary weather stations
close to an earthwork site, and of mobile stations set up on the site,
revealed over two complete seasonal cycles that it could be justifiable to
rely on the data of a neighbouring fixed recording point when the
geographical site is homogeneous.
The hydrologic balance study revealed that the year is divided into two
distinct periods, and that trie number of days of work stoppage, for
scraping units can be determined either monthly, from the monthly
hydrologic balance, or by periods of the same hydrologic balance on the
basis of the number of rainy days exceeding a certain well-defined
threshold.
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n° 123, janv.-fevr. 1983, p. 78-84.
The treatment of soils with air-slaked lime and cements :
methodology of laboratory studies
D. PUIATT1 - J. PU1G - M. SCHAEFFNER
The extensive development of soil treatments in the fieldof roadmaking
over the past ten years has revealed the need to standardize
methodologies of laboratory studies, and notably those which lead to
fixing the proportions of treatment products introduced into soils so as to
guarantee that the required objectives will be met.
The purpose of this article is to propose a methodology of study
developed on the basis of the experience of engineers of the Laboratoires
des Ponts et Chaussées who have studied and followed up the principal
soil treatment projects undertaken in recent years.
The proposed methodology successively covers three aspects :
- Studies of soil identification in the light of suitability for treatment.
- Studies of identification of different treatment products falling into
the general category of air-slaked lime and cement.
- Studies of the formulation of mixtures of soil and treatment product,
leading to the general designation of the proportion to be incorporated.
This third aspect is dealt with at greatest length ; the authors describe the
consistency of the studies to be undertaken in the light of the objective
sought (construction of embankments or improved subgrades) and of the
adequation of the soil treatment product.
Bull. Liaison Labo. P. et Ch., n" 124, mars-aw. 1983, p. 123.
The behaviour of soils underlying pavements under the triaxial
repeated-loading test apparatus
J.-L. PAUTE
The study of untreated soils and well graded aggregates has for long been
of an empirical nature. In this respect the CBR test is universally
considered as the only test making it possible to evaluate the bearing
capacity of the soil underlying a pavement in function of its water
content.
But its empirical nature does not make it possible either to improve our
knowledge of the behaviour of the soil or to tackle the rational study of
the structural design on flexible pavements.
The triaxial repeated-loading test is seen by many research workers as a
means of rational approach to the study of the behaviour of soils and well
graded aggreagates, because of its similarity to the stresses generated by
traffic.
In this article the author describes an apparatus developed for the twin
purpose of carrying out standard studies and further improving general
knowledge. The principal properties of untreated well graded aggregates
proposed by specialists in recent years are reviewed, and illustrated by the
results of various studies. It is shown that the behaviour of soils observed
with the triaxial repeated-loading test apparatus requires analysis in terms
of effective stresses. Partially saturated soils must therefore be previously
consolidated under controlled suction. Lastly, the author shows how
reversible and permanent deformations are related to the initial state of
the soil thus defined.
The use of the methylene blue test in
roadmaking earthworks
TRAN NGOC LAN
The autor explains in detail the operational principle of the
methylene blue test. With reference to the mineralogy of
clays, the fundamental significance of this test is made clear
and it is proposed as a criterion of soil classification in terms
of argillaceous phases. Applied to the classification described
in the «Recommendation for Roadmaking Earthworks »
(RTR), this test brings :
— A simplification, for it is applicable to both pulverulent
and cohesive soils.
— An improvement in various respects, in particular in the
case of materials for which no satisfactory tests exist (rocks,
gravels with a low fines content, etc.).
Furthermore, advantage is taken of the fact that the new
test is performed on an aqueous suspension to develop an
operational procedure which, in a single simple and rapid
treatment of the sample, makes it possible to determine the
RTR category of the soil once all the data have been gathered.
The results of studies of correlation with conventional soil
tests show that the behaviour of a soil can be presumed on
the basis of the value obtained from the methylene blue test.
Bull, liaison Labo. P. et Ch., n° 111, janv.-fevr. 1981, p. 5.
Bull. Liaison Labo. P. et Ch., n° 124, mars-avr. 1983, p. 101.
The structural design of untreated subgrades
R. BICKARD • R. Z WINGEtSTEIN
The bearing capacity of the natural ground plus the subgrade depends
mainly on three parameters: the bearing capacity of the natural soil and
the thickness and nature of the subgrade. For a given natural soil and a
given subgrade it is possible to establish a correspondence between the
thickness of the subgrade and the bearing capacity at its upper surface.
The authors give examples of this correspondence for untreated granular
subgrades whose bearing capacity is assessed by the modulus Ev2 of the
plate bearing test or by the coefficient of rebound of the Dynaplaque.
These correspondences make it possible to compare the effects of the
increase in bearing capacity produced by different kinds of materials,
determine the thickness of subgrade necessary to achieve a given bearing
capacity, or to define the depths of drainage in an underlying soil. They
can be used for the structural design of an improved subgrade at the stage
of a geotechnical reconnaissance, provided it is possible to previously
asses the modulus Ev2 of the underlying soil; this seems possible for fine
soils on the basis of the CBR test. It is also possible to achieve a
quantitative assessment of the bearing capacity of categories of
underlying soils defined in the Catalogue of Pavement Structures.
Bull. Liaison Labo. P. et Ch., n° 124, mars-avr. 1983, p. 115.
IV. In situ treatment machines
Techniques of in situ soil treatment may, in certain cases, be
of value for the treatment of subgrades, thereby enabling the
latter to be considered, from the point of view of structural
design, as courses forming an integral part of the pavement
structure.
This implies the in situ production of a treated material whose
characteristics, notably in respect of homogeneity, are close
to those of a material produced in a plant. This obviously
supposes the in situ availability of efficient mixers, and also
efficient binder spreaders. We shall concern ourselves here
with this latter category of equipment.
In this section, the results obtained on a given working site
are compared respectively with a conventional volumebatching
spreader and a weight-batching spreader using the
principle of weight batchers of pulverized material. The latter
type of equipment proves to be much more efficient. The
second part of the article deals with methods of adjusting
the equipment, taking account of the intrinsic dispersion of
the spreader, the sensitivity of its adjustment control, and the
method of determining the average batching spread. This
procedure shows the value of accurate spreaders ensuring a
regular batching of binder, avoiding over-batching and underbatching.
A better assessment of the performances of different types of
spreaders should make it possible in the future to envisage a
trend, in specifications, towards the prescription of means
to be employed in function of the site, and requirements
concerning batching. The more general use of weight spreaders
could thus lead to the in situ stabilization of materials as
pavement bases and subbases.