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Le  Traitement  des  Sols  à  la  Chaux  

Une  Technique  Eprouvée  Pour  quelles  Applica1ons  Hydrauliques  ?  

CFBR  –  31/01/2013  

Sommaire  

ü  Principe  ü  Quelle  Chaux  ?  ü  Ac1on  de  la  Chaux  ü  Historique  ü  Technologie  ü  Applica1ons  ü  Ouvrages  Hydrauliques  ü  Recherche  ü  Conclusions  

Sommaire  

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Principe  du  Traitement  des  Sols  à  la  Chaux  

ü Mélanger  plus  ou  moins  in1mement  un  sol  avec  de  la  chaux,  et  éventuellement  un  complément  en  eau  

ü  Objec1f  :  valoriser  des  matériaux  aux  caractéris1ques  médiocres  pour  les  u1liser  dans  les  infrastructures  en  terre  :  §  Matériaux  limoneux,  argileux,    §  Matériaux  évolu1fs  (marnes,  schistes,  craies)  

ü Méthodes  d’exécu1on  :  §  en  place,  par  couches  horizontales,  §  en  place,  par  colonnes  ver1cales,  §  en  centrale.  

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Sommaire  

Quelle  Chaux  ?  

ü  Chaux  aérienne  calcique  §  Obtenue  par  cuisson  de  carbonate  de  calcium  pur  (CaCO3)  §  Conforme  à  la  norme  NF  EN  459  :  Chaux  de  construc1on  

- Sous  forme  vive  :  CaO        CaCO3  è  CaO  +  CO2  

   

- Sous  forme  hydratée  :  Ca(OH)2          CaO  +  H2O  è  Ca(OH)2  +  Chaleur  

T  >  900°C  

CaO  

CaCO3  

Ca(OH)2  

Cycle  de  la  chaux  

aérienne  calcique  

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Sommaire  

Ac1on  de  la  chaux  sur  les  sols  

ü   Ac1ons  immédiates  :  §   Réduc1on  de  la  teneur  en  eau  

CaO  +  H2O    è    Ca(OH)2  +  Chaleur  §   Modifica1ons  des  caractéris1ques  géotechniques  

- Flocula1on  des  minéraux  argileux  - Limites  d'Aeerberg  :  

➟  Limite  de  retrait    ➟  Indice  de  plas1cité  

- Caractéris1ques  Proctor  - Portance  immédiate  (IPI)  et  après  immersion  (CBR)  

ü   Ac1ons  à  long  terme  :  §   Combinaison  lente  et  progressive  avec  les  minéraux  argileux  du  sol  

(réac1on  pouzzolanique)  - Performances  mécaniques    

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Sommaire  

Historique  du  développement  du  traitement  des  sols  

«  Pulvimixer  »  REX  (US)    

Épandeurs  agricoles  

Malaxeurs  et  épandeurs  français  

 

Centrales  de  traitement  des  sols  fins  au  ciment  

 

Nouveaux  malaxeurs  et  épandeurs  performants  et  

précis    

Centrales  de  traitement  des  sols  fins  à  la  chaux  

 

Malaxeur  RAY  GO  (US)  

Techno

logie  

Remblai  Couche  de  Forme  

Forme  /  Fonda1on  -­‐  Chaussée  Recyclage  

Applica1

ons  

1985  1965   1975   1995  

Guide  Traitt  Chaux  

Guide  Terrast  (RTR)  

Nouveau  Guide  

Terrast  (GTR)  

Guide  Traitement  

Remblais  (GTS)  Guide  

Chaussées  Codifica1

on  

Normes  Guide  

Traitement  Chaussées  

2005  

31/01/2013   CFBR   6  

Sommaire  

Technologie  :  épandage  pour  traitement  en  place  

ü  Plus  jamais  ça  !        Mais  ça  :  

§  3  à  60  kg/m2  

§  Largeur  d'épandage  réglable  (0,30  à  2,60  m)  §  Commandes  électriques  §  Contrôles  en  cabines  §  Ordinateur  de  bord  §  Pesons  électroniques  sous  cuve  §  Débits  asservis  à  la  vitesse  

31/01/2013   CFBR   7  

1964%

Sommaire  

2010$

Technologie  :  malaxage  en  place  

ü  Plus  jamais  ça  !              Mais  ça  :  

§  300  à  600  CV  

§  Largeur  de  malaxage  :  jusqu'à  2,50  m  §  Profondeur  de  malaxage  :  jusqu'à  0,50  m  §  Ajout  d'eau  possible  

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1964% 2010$

Sommaire  

Technologie  :  traitement  en  centrale  

ü  Semi-­‐mobile  50t/h          Semi-­‐mobile  240t/h  

 

➟  Silo  à  chaux  embarqué  (3t  à  30t)  ➟  Criblage  et  émoeage  du  matériau  en  entrée  ➟  Pesée  en  con1nu  du  matériau  à  traiter  ➟  Dosage  asservi  de  la  chaux  et  de  l’eau  d’ajout  ➟  Enregistrement  des  données  de  produc1on  

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Sommaire  

ü  Routes,  autoroutes,  lignes  à  grandes  vitesse,  plates-­‐formes  portuaires,  aéroportuaires,  industrielles  et  commerciales,  valorisa1on  de  co-­‐produits  de  carrière,  digues,  etc.  

ü  Volumes  concernés:  §  France    :  20  à  30  Mm3  de  sols  traités  à  la  chaux  /  an  (30%  des  sols  terrassés)  §  Europe  :  60  à  80  Mm3  /an  

République  Tchèque  :  reconstruc5on  de  la  digue  sèche  de  Hvezda  en  2003  suite  à  une  rupture  provoquée  par  des  inonda5ons  

Applica1ons  du  traitement  des  sols  à  la  chaux  

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Sommaire  

Chaux  et  Ouvrages  Hydrauliques  

ü  Symposium  TREMTI  2005  (Paris)  :  §  Traitement  et  le  REtraitement  des  Matériaux  pour  Travaux  d’Infrastructure  §  Aucune  proposi1on  de  communica1on  sur  les  ouvrages  hydrauliques  !  

ü  Et  pourtant  :  §  Plusieurs  références  :  

- France,    USA,  Australie,  Canada,  Thaïlande,  Swaziland  §  Ouvrages  variés  :  

- Digues,  barrages,  canaux,  bassins  §  Des  plus  anciens  :  

- Réservoir  de  Torcy-­‐Neuf  sur  le  Canal  du  Centre  entre  1883  et  1987  (Dumas  ;  1896)  - Bief  de  Humes  sur  le  canal  de  la  Marne  à  la  Saône  en  1889  (Cadrat  ;  1898)  

§  Aux  plus  récents  :  - Réhausses  des  digues  du  Mississipi  (en  cours)  

§  Un  ouvrage  par1culièrement  documenté  :  - Le  canal  de  Friant  Kern  en  Californie  en  1973  

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Sommaire  

Chaux  et  Ouvrages  Hydrauliques  :  Canal  de  Friant  –  Kern    

§  Années  40  :  Construc1on  du  canal  d’irriga1on  (240  km,  vitesse  :  1  à  1,5  m/s)  §  Années  70  :  Traitement  des  berges  en  argile  (Ip  >  40)  à  4%  de  chaux  sur  6  km  

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45  m  

6,7  m  

18  m  

Sol/chaux  60  cm  

Sommaire  

Water level“Clay balls”

Sheepfoot roller prints

Water level“Clay balls”

Sheepfoot roller prints

Water levelWater level“Clay balls”“Clay balls”

Sheepfoot roller prints

Lime%treated*area*no*maintenance*

Natural*soil*with*gravel*protec7on*

Recherche  :  Projet  Lhoist  -­‐  Présenta1on  

ü  Objec1f  :  propriétés  des  sols-­‐chaux  en  ouvrages  hydrauliques  ü  Partenariats  :  Ifsear,  LRPC,  CER,  Irstea,  EdF,  Ecole  Centrale  de  Paris  ü  Principaux  résultats  :  

§  Compa1bilité  entre  traitement  chaux  et  faibles  perméabilités  à  condi1on  :  - de  meere  en  œuvre  côté  humide  du  Proctor  - de  compacter  avec  un  rouleau  à  pieds  dameurs  

§  Forte  augmenta1on  des  résistances  à  l’érosion  interne  (HET)  et  externe  (MoJet)  §  Augmenta1on  con1nue  des  performances  mécaniques  (cohésion,  module)  §  Valida1on  par  un  chan1er  pilote  au  CER  de  Rouen  (500  m3)  

- Démonstra1on  de  la  faisabilité  ➟  Centrale  semi-­‐mobile  de  traitement  ➟  Compactage  au  cylindre  vibrant  à  pieds  dameurs  

- Homogénéité  du  massif  sur  toute  sa  hauteur  (1,80  m)  ➟  W  =  WOPN  +  1,6  %  (σ  =  0,7  %)  ➟  ρd  =  96,7  %  ρdOPN  (σ  =  1,1%)  

- Confirma1on  des  caractéris1ques  hydrauliques  et  mécaniques  

31/01/2013   CFBR   13  

Sommaire  

Recherche  :  Projet  Lhoist  –  Chan1er  Pilote  

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Traitement  à  la  chaux   Compactage  

Digue  traitée  et  digue  témoin  non  traitée  Digue  traitée  

Sommaire  

Recherche  :  Projet  Lhoist  –  Résultats  sur  limon  Ip  8  

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Perméabilité Non traité Traité à 2,5 % de chaux vive

28 jours 180 jours 365 jours

In situ : Lefranc Nasberg

3. 10-9 m/s

8. 10-10 m/s 1. 10-9 m/s

2. 10-9 m/s

8,5. 10-9 m/s

Sur prélèvements Triaxial (CD) 1. 10-9 m/s 10-9 à 10-8 m/s 10-9 m/s -

Essai triaxial (CD) sur prélèvements

Non traité Traité à 2,5 % de chaux vive

C 0 kPa (conventionnel)

61 kPa à 75 jours 102 kPa à 195 jours

ϕ 35° 32° à 39°

Modules Non traité Traité à 2,5 % de chaux vive

28 jours 180 jours 365 jours

Pressiomètre Pression limite

Module

0,25 MPa 1,57 MPa

3,77 MPa 37,8 MPa

4,23 MPa

52,70 MPa

≈ 6 MPa ≈ 80 MPa

Dilatomètre : Module de déformation (G)

Module cyclic (E)

- -

- -

50 à 90 MPa

400 à 480 MPa

- -

Sommaire  

31/01/2013   CFBR   16  

ü  Essai  d’érosion  interne  (Essais  HET  –  Source  Irstea)  

Recherche  :  Projet  Lhoist  –  Résultats  sur  limon  Ip  11  

Sommaire  

Recherche  :  Projet  de  FUI  ’’DigueELITE’’  

ü  Objec1f  :  Concep1on  de  digues  en  sols-­‐chaux  (renforcements  et  projets  neufs)  

ü  Partenaires  :  ISL  Ingénierie  (Coordinateur),  Lhoist  France,  EdF,  Irstea,  Arcor  Technologies  ü  Budget  proposé  :  2,6    M€  

ü  Déroulement  :  3  ans  à  compter  de  juillet  2013  

31/01/2013   CFBR   17  

ü  Tâches  :  1.  Matériaux  :  formula1on,  caractérisa1on,  

élabora1on  2.  Concep1on  et  dimensionnement  3.   RéalisaLon  d’ouvrages,  contrôle,  maintenance  

et  surveillance  

4.  Démonstrateurs  5.  Aspects  réglementaires,  risques  et  

développement  durable  6.  Développement  interna1onal  et  op1misa1ons  

stratégiques  7.  Coordina1on  et  dissémina1on  

ü  Ambi1ons  :  §  Réduire  l’aléa  de  rupture  par  érosion  externe  

et  interne,  et  par  glissement    §  Réaliser  de  longs  linéaires  résistant  au  

déversement    §  U1liser  les  matériaux  locaux  et  les  sédiments  

de  fond  de  retenue    

§  Réduire  le  coût  global  de  construc1on  et  de  maintenance    

§  Maintenir  la  con1nuité  esthé1que,  paysagère  et  écologique  

Sommaire  

Recherche  :  Projet  Na1onal  

ü  Projet  en  prépara1on  ü  Enjeux  :  

§  Améliora1on  de  la  stabilité  des  ouvrages  vis  à  vis  des  phénomènes  d’érosion  et  de  glissement  

§  Réduc1on  des  coûts  de  construc1on  des  ouvrages  et  de  leur  maintenance  

ü  Objec1fs  :  §  Mieux  1rer  profit  des  propriétés  apportées  par  la  chaux  dans  les  ouvrages  

hydrauliques  

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Sommaire  

Conclusion  

ü  La  technique  du  traitement  des  sols  à  la  chaux  doit  son  évolu1on  spectaculaire  de  ces  50  dernières  années  à  la  volonté  collec1ve  de  tous  les  acteurs  concernés  de  mieux  la  maîtriser  pour  en  1rer  le  meilleur  profit.  §  Elle  bénéficie  en  permanence  des  progrès  technologiques  §  Elle  est  méthodiquement  codifiée  (normes,  guides)  

ü  Les  avantages  du  traitement  à  la  chaux  sont  mul1ples  :  §  Valorisa1on  des  matériaux  médiocres  §  Meilleure  ges1on  des  ressources  naturelles  §  Réduc1on  du  trafic  poids  lourds  §  Réduc1on  des  immobilisa1ons  pour  intempéries  §  Diminu1on  de  la  durée  des  travaux  §  Et  surtout  réduc1on  du  coût  des  travaux  (jusqu’à  40%)  

ü  Les  applica1ons  dans  les  infrastructures  en  terre  sont  mul1ples.  

ü  Autant  de  références  qui  devraient  immanquablement  générer  des  applica1ons  innovantes  dans  le  domaine  des  digues  et  des  barrages.  

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