133099620-E05-Proctor

Caractristiques de compactageEssai Proctor P94-093

Introduction - Courbe PROCTOR

Proctor a montr que pour un matriau donn ( sol trait ou non , GNT, GC )et pour une nergie de compactage d'intensit donne, il existait une teneuren eau dite teneur en eau optimale Proctor : WOP pour laquelle leprocessus de compactage permettait l'obtention d'une compacit maximaledonc d'une porosit minimale.Cette compacit maximale est caractrise par une masse volumiqueapparente sche maximale : dOP .Explication du phnomne : l'eau sert plus ou moins de lubrifiant ce quifacilite la mise en place des grains.

Dtermination des caractristiques de compactage PROCTOR

Objectif et principe de l'essai PROCTOROn cherche dterminer, pour un matriau donn et pour un compactage d'intensit donne, ce que l'on nomme les caractristiques de compactage Proctor ; c'est dire le point de la courbe caractris par une masse volumique apparentesche en place maximale et sa teneur en eau correspondante.Pour cela, on compacte des chantillons diverses teneurs en eau et on dtermine les masses volumiques schescorrespondantes. On porte ensuite les rsultats sur un graphique et on fait passer une courbe au mieux par les points trouvs.On en dduit alors l'optimum Proctor ( dOP ) et la valeur de la teneur en eau correspondante ( WOP ).

nergies de compactage normalisesIl existe 2 essais normaliss suivant la valeur de l'nergie de compactage :) l'essai Proctor Normal ou PNProctor Normal ou PN correspondant une nergie de

compactage modre ( 600 m.kN/m ) et servant de rfrence pour lesoprations de compactage des ouvrages en terre, des remblais et descouches de forme.

) l'essai Proctor Modifi ou PMProctor Modifi ou PM correspondant une nergie decompactage plus leve ( 2700 m.kN/m ) et servant de rfrence pourles oprations de compactage des assises de chausses en matriauxnon bitumineux : GNT type A ou B, GC, SC.

Utilisation des rsultats de l'essai PROCTORCaractrisation de l'tat hydriqueLe guide terrassement routier ( GTR ) utilise les rsultats de l'essai Proctor Normal pour caractriser l'tat hydrique des solsdes classes ( A B C ) par comparaison de leur teneur en eau naturelle ( WNAT ) mesure sur la fraction 0/20 ; avec leur teneuren eau optimale Proctor Normal ( WOPN ).Ce critre permet surtout d'apprcier les tats hydriques : m s ts.Exemple : un sol B6 sera class B6s si sa teneur en eau naturelle est comprise entre 0,7x WOPN et 0,9x WOPNDtermination des valeurs de rfrence pour les oprations de compactageLes valeurs des masses volumiques apparentes sches servent de rfrence chantier pour les oprations de compactagedes couches de forme ( dOPN ) et des assises de chausse ( dOPM ).Exemple : si le CCTP prcise que le compactage de la GC doit tre ralis 97% de l'optimum Proctor Modifi ( 97% OPM ) ;cela signifie que l'atelier de compactage devra tre prvu de telle manire qu'en tout point du chantier, la MV apparente sche enplace soit suprieure 97% de la MV apparente sche obtenue lors de l'essai Proctor Modifi.

Laboratoire TERRASSEMENT - STS TP - Les Marcs d'Or - Patrick ORSOLA Essai Proctor P94-093

WOP

dOP

d

W

WOPN

dOPN

d

W

dOPM

WOPM

Matriel spcifique

Les compacteurs ou dames

Dame Diamtre Masse Hauteur de chute nergie par coups PN pour Proctor Normal 51 mm 2,490 kg 305 mm 7,450 Js PM pour Proctor Modifi 51 mm 4,535 kg 457 mm 20,331 J

Les moules

Moule Diamtre Hauteur Volumes PROCTOR 101,6 mm 117 mm 0,949 dms CBR + disque d'espacement de 36 mm 152 mm 152 36 = 116 mm 2,105 dm

Le choix du moule se fait selon la dimension Dmax des plus gros lments du matriau :

Si : Dmax T 5 mm Emploi du moule PROCTOR ou CBRSi : 5 < Dmax T 20 mm Emploi du moule CBR

Si : Dmax > 20 mm

s Si le refus 20 mm est infrieur 30% ; on emploi le moule CBROn crte le sol 20 mm ; les rsultats devront tre corrigs ( voir annexe A de la norme )s Si le refus 20 mm est suprieur 30% l'essai perd sa signification.Toutefois , il reste valide si l'on cherche simplement dterminer ltat hydrique.

Ralisation de l'essai

Prparation des chantillons) Le matriau tudier doit tre partiellement assch pour que sa teneur en eau soit infrieure la teneur en eau optimale :

schage l'air libre ou dans une tuve 50C maximum.) Aprs schage, le matriau est pass au tamis de 20 mm.) La quantit de matriau doit tre d'environ 15 kg pour un moule Proctor et d'environ 40 kg pour un moule CBR.) Le matriau est ensuite divis en 5 parts ( au moins ) qui sont humidifies laide dun pulvrisateur et homognis la main

ou au malaxeur ; les teneurs en eau choisies doivent encadrer la teneur en eau optimum.Il est souhaitable davoir au moins 5 points de mesure dont 3 ou 4 se trouvent dans la fourchette 0,7x WOP 1,2x WOP

) Chaque chantillon est alors conserv dans une boite tanche pour que lhumidit diffuse bien au cur du matriau : de 10 15 minutes pour les sols sableux et graveleux de 2 3 heures pour les sols limoneux jusqu' 48 heures pour les sols trs argileux qui seront moulus avant humidification.

Remplissage et compactage

Essai Moule Remplissage Compactage CyclagePN Proctor 3 couches d'environ 650 g 25 coups par couche 6 cycles de 4 + 1 coup au centrePN C.B.R 3 couches d'environ 1700 g 55 coups par couche 7 cycles de 7 + 1 cycle de 6PM Proctor 5 couches d'environ 400 g 25 coups par couche 6 cycles de 4 + 1 coup au centrePM C.B.R 5 couches d'environ 1050 g 55 coups par couche 7 cycles de 7 + 1 cycle de 6

12

34x6 1+

Cyclage Moule CBR : 55 coups par couche

71 4

6 5

2 3

x7 + 1 46 5

2 3

Cyclage Moule PROCTOR : 25 coups par couche


Conduite de l'essai) Assemblage du moule : socle, corps, rehausse et lubrification des parois.) Placer le disque d'espacement si le moule choisi est le moule CBR.) Introduire ventuellement un disque de papier pour faciliter le dmoulage.) Peser et introduire la 1re couche de matriau.) La compacter selon le processus choisi : 25 ou 55 coups par couche.) Mesurer la hauteur de la couche compacte : corriger ventuellement la

quantit de matriau introduire pour les couches suivantes.) Faire de mme pour les autres couches : 3 ou 5 couches.) Aprs compactage ter la rehausse ; le matriau doit dpasser de 1 cm

maximum, si ce n'est pas le cas il faut recommencer avec de nouvellesquantits par couche.

) Araser la rgle sans dcompacter le matriauSi des lments sont enlevs lors de cette opration, il faut combler les vides produits avec des lments plus fins.

) Peser alors l'ensemble du moule et du matriau humide compact : MTH.) Dmouler ensuite l'prouvette et peser le moule vide : MT.) Prlever une partie reprsentative de lprouvette pour dterminer sa teneur en eau : W%.) La teneur en eau se mesure soit par tuvage soit par la mthode de la pole frire.) On peut aussi mesurer la teneur en eau sur la totalit de lprouvette mais le temps de rponse est assez long.Masses volumiques

) En dduire la masse volumique apparente du matriau compact : =MTHBMT

VMOULEkg /m

) Ainsi que sa masse volumique apparente sche : d = 1AW%

kg /m

Poursuite de l'essai) Pour dterminer les autres points de la courbe on fait de mme avec les autres chantillons.

Expression des rsultats - Diagramme PROCTOR

)On reporte les rsultats sur un graphique et on fait passer une courbe au mieux par les points trouvs.En gnral ; cette courbe prsente un maximum sauf dans le cas des sols permables.

)On trace aussi la courbe dite de saturation ; courbe thorique correspondant au matriau en tat de saturation hydrique.Le compactage du matriaux ne peut se poursuivre sans lexpulsion de leau quil contient.

WOP

dOP

d

W

d

WCourbe de saturation

Matriau permableExpulsion de l'eau interne

d

W

Courbe pointue - Matriau sensible l'eau

Courbe plate - Matriau peu sensible l'eau

d

d

Allures des courbes Proctor) Une courbe plutt plate caractrise en gnral un matriau peu sensible l'eau ( sableux ou graveleux ).

C'est dire qu'une variation de sa teneur en eau lors du compactage ne va pas entraner de variations notables de sa d.) Au contraire, une courbe plutt pointue caractrise un matriau plutt sensible l'eau ( argileux ).

Mme une faible variation de sa teneur en eau lors du compactage va entraner une grande variation de sa d.


Disque 36 mm

Couche 1

Couche 2

Couche 3

COURBE DE SATURATION

Considrons un chantillon de matriau compact selon un processus Proctor.Il est constitu dune fraction solide, dune fraction liquide et dune fraction gazeuse.Cet chantillon est caractris par sa masse volumique apparente sche : rd ( point 1 )

Quelle serait sa masse volumique apparente sche sil tait en tat de saturation hydrique : rdSAT ( point 2 ).

Cela correspond la valeur ( limite ) de la masse volumique apparente sche quil serait possible datteindre en compactant lematriau jusqu llimination totale de lair interne ( limite de lexpulsion de leau ).

Soit rs la masse volumique relle du matriau.

W%

dSAT

d

W

Courbe de saturation

2

1Solide : S

Eau : W

Air : A

Solide : S

Eau : W

21

Sol compactnon satur

Sol compactSatur

Exprimons le volume dair contenu dans le matriau compact

Vs=Mss

; Vw=Mww

=W%DMsw

; Vt=Msd

Va=VtBVsBVw=Msd

BMss

BW%DMsw

=MsD 1dB 1sBW%wSi le matriau est satur ( Sr = 100% ) alors le volume dair est nul : d devient alors dSAT

Va=MsD 1dSATB 1sBW%w=01

dSATB 1s

BW%w

=0

1dSAT

= 1s

AW%w

=wAW%Ds

sDw

dSAT=sDw

wAW%Ds Cest lquation dune hyperbole.


Laboratoire TERRASSEMENT - LET Les Marcs d'Or - DIJON STS TRAVAUX PUBLICS - Patrick ORSOLA

Points N1 N2 N3 N4 N5Fraction humideavec contenant

g

Fraction scheavec contenant g

Contenant seul g

W %

Matriau humideavec moule

g

Moule seul gVolume

du moule dm3

rd kg/m3


g

Fraction scheavec contenant g

Contenant seul g

W %

Matriau humideavec moule

g

Moule seul gVolume

du moule dm3

rd kg/m3

WOPrdOP

Tene

ur en

eau

Tene

ur en

eau

Mass

e vol

umiq

ueap

pare

nte s

che

Refus 20 mm :

Dtermination des caractristiques de compactage - ESSAI PROCTOR - P94-093

Matriau :

OPTIMUMPROCTOR O

P Teneur en eau Optimum Proctor

Classe : Date :

Masse volumique apparente sche

Oprateur :

Mass

e vol

umiq

ueap

pare

nte s

che

q Proctor MODIFIE q Moule CBR + disque de 36 mm

Refus 5 mm : q Proctor NORMAL q Moule PROCTOR

1500

1550

1600

1650

1700

1750

1800

1850

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2200

2250

2300

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%Teneur en eau de compactage

Mass

e vol

umiq

ue ap

pare

nte s

che

en kg

/m3

Sr = 100% - rs = 2650 kg/m3

Sr = 100% - rs = 2700 kg/m3

Laboratoire TERRASSEMENT - LET Les Marcs d'Or - DIJON STS TRAVAUX PUBLICS - Patrick ORSOLA


g 1364 1579 1341 1550 1246Fraction scheavec contenant g 1279 1461 1237 1409 1132Contenant seul g 438 438 438 438 438

W % 10,1% 11,5% 13,0% 14,5% 16,4%Matriau humide

avec mouleg 7828 7968 8048 8051 8007

Moule seul g 6031 6031 6031 6031 6031Volume

du moule dm3 0,949 0,949 0,949 0,949 0,949

rd kg/m3 1720 1830 1881 1859 1788


g 1146 1158 1178Fraction scheavec contenant g 1035 1000 1000Contenant seul g 438 0 0

W % 18,6% 15,8% 17,8%Matriau humide

avec mouleg 7954 5505 5418

Moule seul g 6031 3507 3507Volume

du moule dm3 0,949 0,949 0,949

rd kg/m3 1709 1818 1709

WOPN 13,4%r dOPN 1880

Refus 20 mm 0% Proctor MODIFIE

Proctor NORMAL Moule PROCTOR

Masse volumique apparente sche

Oprateur : Formateurs GC

Mass

e vol

umiq

ueap

pare

nte s

che

Tene

ur en

eau

Tene

ur en

eau

Mass

e vol

umiq

ueap

pare

nte s

che

Matriau : Argile de Mornaguia

Moule CBR + disque de 36 mm

Classe : A1 Date : janvier 2003

Dtermination des caractristiques de compactage - ESSAI PROCTOR - P94-093 - ETAT HYDRIQUE

OPTIMUMPROCTOR OP

N Teneur en eau Optimum Proctor

Refus 5 mm 10%

1500

1550

1600

1650

1700

1750

1800

1850

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2200

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Teneur en eau de compactage

Mass

e vol

umiq

ue ap

pare

nte s

che

en kg

/m3

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