1

Caractérisation des matériaux traités du matelas

Essais en centrifugeuse avec des matelas traités

Paris, le 04/10/2011Umur Salih OKYAY

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Ordre de la présentation

� Caractérisation des matériaux traités

� Préparation du sol� Détermination de la formule de traitement� Essais au laboratoire

� Essais en centrifugeuse (matériaux traités)

� Observations

3

Un chantier d’inclusions rigides avec un matelas tr aité

4

Préparation du matériau : Limons de Goderville - 3 Tonnes

SECHAGE CHAMBRE CLIMATIQUE

CONCASSEUR HOMOGENEISATION

5

Caractérisation des massifs

Formules de traitement

• Limon + 3% Chaux

• Limon + 6% Ciment

• Limon + 2% Chaux + 3% Ciment

• Limon + 2% Chaux + 5% Ciment

Essais de caractérisation

Essais de résistance

250 essais à 7, 28, 90 et 350 jours

Sol cohérent : Limon de Goderville traité à la chaux et/ou au ciment

• Compression

• Traction

• Cisaillement

• FlexionF4

F3

F2

F1

6

Essais de caractérisation et aptitude

7

Limons de GodervilleEssais de résistance m écanique

7J – 28J – 90J – 350J

8

Essais de flexion : 4 x 4 x 16 cm

9

Evolution de la coh ésion

0

20

40

60

80

100

120

1 10 100 1000Temps de cure (jours)

Coh

ésio

n (k

Pa)

Sol naturel

Chaux

Ciment

F3

F4F2

F1

10

0

5

10

15

20

25

30

35

1 10 100 1000Temps de cure (jours)

Ang

le d

e fr

otte

men

t (°)

Sol naturel

Chaux

Ciment

Evolution de l’angle de frottement

F3

F4

F2

F1

11

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400Temps (Jour)

Mod

ule

de Y

oung

(M

Pa)

3% CaO6% Ciment2%CaO+3%Ciment2%CaO+5%Ciment

Chaux

Ciment

F3

F4

Chaux – prise lente, évolution continue, résistance faible

Ciment – prise rapide, évolution stoppée à 28j résistance élevée

Evolution du module de Young

F2

F1

12

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0Déformation axiale (%)

Con

trai

nte

axia

le (

MP

a)

Sol naturel

Chaux

CimentRésistance faible

ductile

Résistance élevée, fragile

Résistance et comportement m écanique

F3

F4

F2

F1

13

� Chaux : Comportement ductile - Résistance faible –Temps de cure important

� Ciment : Comportement fragile - Résistance élevée -Augmentation rapide des caracteristiques mécaniques dans le temps

Observations

F2F1

14

Fabrication des galettes du sol traité

MALAXAGE TRAITEMENT COMPACTAGE

COMPACTAGE STOKAGE TRANSPORTATION

15

Campagne expérimentale en centrifugeuse

16

Dispositif expérimental en centrifugeuse

17

41 essais en centrifugeuse

Remblai / dallage

Espacement :100–141–200mm

Diamètre : 25 mm

Epaisseur du matelas :

35 – 50 – 90 – 105 mm

Espacement : 1,2 – 4 m

Diamètre : 30 - 50 cm

Epaisseur du matelas :

42 – 60 cm

MODELE PROTOTYPE

Chargement monotone / cyclique

12 x g

20 x g

Granulaires / cohérents 13 essais

18

ESSAI TYPE : Déroulement d’un essai

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135

Temps écoulé (min)

Dép

lace

men

t ver

tical

(m

m)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pre

ssio

n (k

Pa)

12xg - 20xg Fin de remplissage

Descente du plateau

Fin de l’essai

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CAS DU DALLAGEMATELAS COHERENTS

13 ESSAIS

3 taux de recouvrement : 1,23% - 2,45% - 4,91%

H / s : 0,18 – 0,35

H / D : 1,4 – 2,0

Surcharge : 50 – 80 kPa

20

Evolution de l’efficacité avec un matelas cohérent traité à la chaux ( α α α α = 1,23%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50Ratio Tassement / Diamètre ( ∆∆∆∆z/D)

Effi

caci

té n

orm

alis

ée (

%)

Emax = 100 %

E = 85 % E = 86 %

E31 - H/s = 0,25 E32 - H/s = 0,18

E > 85%

21

Evolution de l’efficacité avec un matelas cohérent traité au ciment ( α α α α = 1,23%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50Ratio Tassement / Diamètre ( ∆∆∆∆z/D)

Effi

caci

té n

orm

alis

ée (

%)

E33 - H/s = 0,18 E34 - H/s = 0,25

E > 90%

22

Mécanismes de rupture :Observations après l’essai

23

Mécanismes de rupture :Têtes coniques et angles rupture

24

Mécanismes de rupture :Zones de faiblesse et interfaces de décollement

Décollement entre les couches de compactageSurfaces de rupture sur les chapiteaux en tête des inclusions rigides

25

� Chaux : comportement m écanique souple et radoucissant

� L’efficacité augmente progressivement � Les contraintes sont réparties entre les inclusions

rigides et le sol compressible par flexion du matelas

� Ciment : comportement m écanique fragile et cassant

� L’efficacité augmente rapidement� Comme une dalle sur les têtes des inclusions rigides

CONCLUSIONS

26

� E > 85% après la rupture

� Le matelas de faible hauteur se fissure et se détruit plus facilement qu’un matelas épais.

� Malaxage et compactage

CONCLUSIONS

27

Fin de la présentation.

Merci pour votre attention.

28

29

Cycles de chargement / déchargement

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500Temps écoulé (min)

For

ce (

N)

monotone

cyclique

∆∆∆∆z/D = 0,15

∆∆∆∆z/D = 0,28

∆∆∆∆z/D = 0,52

30

Cycles de chargement / déchargement

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

Ratio Tassement / Diamètre ( ∆∆∆∆z/D)

For

ce (

N)

E28

E29

monotone

cyclique