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Adéqualion quaillé des matériaux - Ulilisations en région Centre

Plots clés : Qualité, Matériaux, Granula&, Région Centre.

En bibliograpliie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Mouron R. (2000) - Adéquation qualité des matériaux - Utilisations en region Centre. BRGM/RP-50562-FR, 58 p., 28 tabl.

2 BRGMIRP-50562-FR

Adéquation qualité des matériaux - Utilisations en région Centre

ans le cadre de la diminution de la consommation de granulats alluvionnaires et de leur substitution par des matériaux alternatifs d'origine naturelle, l'étude se

propose de déterminer les possibilités réelles de la région Centre et l'actuelle prise en compte de cette substitution. La réalisation de cette étude est prévue sur 2 ans. Le présent rapport rend compte des travaux réalisés en 2000. En 2000, la première phase a consisté, à partir des différents schémas départementaux des carrières, à identifier les niveaux géologiques pris en compte pour une substitution aux granulats alluvionnaires. Les formations présentant le plus d'intérêt sont : les matériaux cristallins du Primaire (sud de la région), les calcaires jurassiques (de Bourges et de Châteauroux), les sables crétacés (du Perche et de Vierzon), les calcaires crétacés (craie et tuffeau), les calcaires tertiaires (de Touraine, de Beauce, du Berry et de Briare), les argiles à silex et les chailles, les sables de Fontainebleau, les sables de Sologne ainsi que les faluns de Touraine et du Blésois.

Afin de juger des possibilités réelles de la substitution et des domaines dans lesquels celle-ci peut s'appliquer, un rappel à la norme actuellement en vigueur ( X P P 18-540 d'octobre 1997) nous a paru nécessaire. Nous n'avons repris que les recommandations relatives aux caractéristiques intrinsèques des roches (c'est-à-dire celles correspondant à la qualité de la roche par opposition aux caractéristiques de fabrication) en relation avec les différents domaines d'utilisation envisageables (couches de fondation, de base et de liaison ainsi que les bétons hydrauliques). La dernière partie de l'étude réalisée en 2000 a consisté en la recherche des caractéristiques intrinsèques des formations retenues. A ce stade de l'étude, seule une recherche bibliographique a été réalisée, principalement à partir des rapports réalisés dans le cadre de la taxe parafiscale sur les granulats. Toutes les caractéristiques n'ayant pas été déterminées, le classement des différents granulats dans telle ou telle catégorie n'est donné qu'à titre d'information. Toutefois, dans le domaine routier, les différents calcaires étudiés appartiennent le plus souvent aux catégories D i E (localement on peut atteindre la catégorie C pour certains calcaires lacustres de Touraine). Les silex ou galets siliceux, en provenance des argiles à silex ou des faciès à galets ou à conglomérats de I'Eocène) peuvent être rangés en catégorie B, voire A (mais il manque la valeur du CPA). Pour la fabrication des bétons hydrauliques, la majorité des niveaux reconnus peut être utilisée sous réserve de compléments d'analyse portant, entre autre, sur les coefficients de forme. l'angularité, la propreté, la teneur en fines, etc. Un paramètre intéressant à prendre en compte est l'alcali réaction ; les matériaux calcaires n'étant pas réactifs (sauf certains matériaux dolomitiques pouvant présenter des risques de dédolomitisation) alors que les alltivions de Loire le sont (et peut-être les silex des argiles à silex).

En 2001, l'étude consistera, i partir des appels d'offre que nous pourrons consulter, ii regarder si leur libellé laisse ouvert le recours i la substitution et si les caractéristiques exigées correspondent bien i la nature de l'ouvrage. Ceite démarche est en totale concordance avec le protocole de réduction des extractions de matériaux alluvionnaires des lits majeurs cles coiirs d'eau de la région Centre signé le 19 novembre 1996 par le Préfet de la région Centre et le Présidcnt de I'UNICEIVI Centre.

BRGM/RP-50562-FR 3

Adéouation qualité des matériaux . Utilisations en région Centre

O aire

Introduction ..................................................................................................................... 7

1 . Rappel sur la production de granulats en région Centre ........................................ 9

2 . Formations géologiques recensées en vue de substitutions possibles aux granulaîs alluvionnaires ................................................................................... 13

2.1. Recommandations des différents schémas départementaux des carrières ................ 13

2.1.1. Département du Cher ...................................................................................... 13 2.1.2. Département d'Eure-et-Loir ........................................................................... 14 2.1.3. Département de l'Indre ................................................................................... 15 2.1.4. Département de l'Indre-et-Loire ..................................................................... 17 2.1.5. Département du Loir-et-Cher ......................................................................... 18 2.1.6. Département du Loiret .................................................................................... 20

2.2. Synthèse .................................................................................................................... 21

3 . Domaines d'utilisation et qualités requises ............................................................. 25

3.1. Qualttes requises ....................................................................................................... 26 . .

3.1.1. Granulats pour chaussées : couches de fondation. de base et de liaison ........ 26 3.1.2. Granulats pour bétons hydrauliques ............................................................... 27

. . 3.2. Domaines d'utilisation .............................................................................................. 30

. . . .. 3.2.1. Utilisations routieres ....................................................................................... 30 3.2.2. Utilisations dans les bétons hydrauliques ........................................................ 30 3.2.3. Conclusion ....................................................................................................... 33

J . Qualité des ressources en matériaux de substitution de la région Centre ............ 35

4 . 1 . Département d'Eure-et-Loir ..................................................................................... 35

4.1.1, Calcaires de Bcaucc ........................................................................... 35 ........................................................................... 37 4 . 1.7. Argiles h silex .........

4

Adéquation qualité des matériaux ~ Ufilisations en region Centre

4.2. Département d'Indre-et-Loire ................................................................................... 38

4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 4.2.5. 4.2.6. 4.2.7. 4.2.8. 4.2.9.

Faluns du bassin savignéen ........................................................................... 38 Calcaires oxfordiens ..................................................................................... 38

Tuffeau du Turonien ..................................................................................... 40 Facies crayeux du Senonien .......................................................................... 41

Sables et grès de Vierzon du Cénomanien ................................................... 39

Faciès argilo-sableux du Sénonien ............................................................... 41 Faciès argilo-sableux du Senonien ............................................................... 42 Faciès à galets siliceux de 1'Eocène .............................................................. 42

.. . . . .

Faciès à conglomérats . poudingues, concrétions de I'Eocène : les <( perrons >> ............................................................................................... 43

4.2.10. Formations de la Brenne de 1'Eocène ........................................................... 43 4.2.1 1 . Calcaires lacustres d'Anjou et du Loir du Ludien supérieur ........................ 4.4 4.2.12. Calcaires lacustres de Touraine du Ludien et Stampien inférieur ................ 44 42.13. Faluns de Touraine de I'Helvétien ................................................................ 45 4.2.14. Faciès sableux du Mio-Pliocène ................................................................... 46 42.15. Alluvions anciennes des terrasses ................................................................. 46

Conclusion ...................................................................................................................... 47

. . Bibliographie .................................................................................................................. 49

Protocole ......................................................................................................................... 51

Liste des tableaux

Tahl . 1 .

Tahl . 7 -

Tabl . 3 -

Evolution de la production de $ranulats de Lü région Centre de 1994 5

Evolution dc la production de granulats des sis départements de la rEgion

Evolution du pourcentage d'alluvionnaires dons la production de

. . 1998- en millions de tonnes ............................................................................ 9

Centre de 1991 ii 199S, en millions de tonnes ................................................ 9

oranulatç de l a région Centre de 1994 i~ 199s ............................................... I O -

BRGM/RP-50562- FR 5


Tabl. 4-

Tabl. 5 -

Tabl. 6 -

Tabl. 7 -

Tabl. 8 -

Tabl. 9 -

Tabl. 10-

Tabl. 11 -

Tabl. 12 - Tabl. 13 - Tabl. 14 - Tabl. 15 -

Tabl. 16 -

Tabl. 17 -

Tabl. 18 - Tabl. 19 - Tabl. 20 - Tabl. 21 - Tabl. 22 - Tabl. 23 -

Tabl. 25 - Tùbl. 24 -

Tabl. 26 -

Tabl. 27 -

Tabl. 25 -

Evoiution du pourcentage d’alluvionnaires dans la production française de granulats de 1994 à 1998 ......................................................................... 10 Evolution du pourcentage d’alluvionnaires dans la production des six départements de la région Centre de 1994 à 1998 .................................. 10 Caractéristiques intrinsèques des gravillons pour une utilisation en corps de chaussée .......................................................................................... 26 Classification des granulats pour bétons hydrauliques selon la valeur de LA ............................................................................................. 27 Classification des granulats pour bétons hydrauliques selon leur

Classification des sables pour bétons hydrauliques selon leur granularité ..................................................................................................... 28 Classification des sables pour bétons hydrauliques selon leur module de finesse ......................................................................................... 28 Classification des sables et gravillons pour bétons hydrauliques selon leur module de finesse .................................................................................. 28 classification des fillers suivant leur granularité et leur propreté ................ 29 Classification des sablons suivant leur granulante ................................. Classification des sablons suivant leur propreté ..................................... Caractéristiques du calcaire de Beauce à partir d’échantillons prélevés sur d anciennes carrieres ............................................................................... 35 Caractéristiques du calcaire de Beauce à partir d’échantillons prélevés sur des carrieres en cours d activite .............................................................. 36 Caractéristiques du calcaire de Beauce à partir d’échantillons prélevés sur carottes de sondage ................................................................................. 36 Domaines d’utilisation en corps de chaussée du calcaire de Beauce ............ 37

..39 Résistance à la compression de bétons hydrauliques .................................... 39 Principales caractéristiques du tuffeau ......................................................... 40 Principales Caractéristiques des faciès crayeux du Sénonien ........................ 41 Principales Caractéristiques des silex contenus dans les argiles 5 silex ........ 4 1

........ .42 Principales caractéristiques des faciès & conglomérats, poudingues,

.43 concretions de I’Eocène ................ ........................... Principales caractéristiques des calcaires lacustres d’Anjou et du Loir du Ludien inférieur ... 44 Principales caractéristiques des calcaires lacustres de Touraine du Ludien et Stampicn inferteur ................................................................... 44 Résistancc i la compression de bétons hydrauliques réalisés 5 partir de calcaires lacustres de Touraine du Ludien et Stampien inférieur.

. . . . sensibdite au gel ........................................................................................... 27

. ,

> . ..

.. , . . ,

Principales carüctéristiques des calcaires oxfordiens ..........................

Principales caractéristiques des galets siliceux de I’Eocène ... , .

...... .................................................... . . , .

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Adéquation quafité des matériaux - Utilisations en région Centre

Introduction

ans le cadre de diminution de la consommation de granulats alluvionnaires et de leur substitution par des matériaux d'origine naturelle, cette étude se propose de

déterminer les possibilités réelles de la région Centre et l'actuelle prise en compte de cette substitution.

Pour mener à bien cette étude, différentes phases seront nécessaires :

O Pliase 1 : à partir des différents schémas départementaux des carrières (approuvés ou en cours d'élaboration et quelque soit leur état d'avancement), identification des matériaux de substitution pris en compte et des orientations retenues au niveau des objectifs prioritaires ;

O Phase 2 : recherche des caractéristiques mécaniques des granulats produits eo'ou utilisés tant alluvionnaires que concassés ;

0 P/zase 3 : comparaison de ces caractéristiques avec celles requises par la norme XP P 18-540 d'octobre 1997, actuellement applicable en France jusqu'en décembre 2003, date d'application des normes européennes. Un certain nombre de ces normes européennes existent déjà mais la comparaison avec les caractéristiques mécaniques des granulats utilisables ou utilisables s'avérera délicate, certaines méthodologies ayant changé (LA sur classe granulaire différente 10/14 au lieu de 6/10. tamis en tôle perforée à partir de 4 mm au lieu de mailles tissées avec des fils ronds, perforations carrées, nouvelle définition de la notion de fines < 0,063 mm au lieu de 0,080 mm, etc) ;

Phase 4 : recherche de chantiers ayant mis en œuvre des matériaux concassés en lieu et place d'alluvionnaires et enquête auprès des gestionnaires sur les éventuels problèmes rencontrés ;

* Phase 5 : afin de vérifier la prise en considération de la nécessité d'économiser les alluvionnaires et donc de développer l'utilisation des matériaux concmés, on examinera les dirférents appels doîfre qu'il nous sera possible de consulter. En particulier, on regardera comment sont libellées les prescriptions : granulats ayant telles caractéristiques mécaniques (sans référence à leur nature géologiqtie) ou nature des matériaux imposée (granulats roulés ou semi-roulés ou de nature silico- calcaire, par exemple. ce qui revient 5 imposer des a1luvioiin;iires). On regardera igalenient si les caractéristiques recherchées sont bien en concordance avec la nature de l'ouvrage: en particulier i s'atrachcra à. mettre, Cventuellemeni, en évidence la sur- qualité imposée ?I certaines réalisations pw habitude ou tradition ;

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Adéquation qualité des matériaux - Utilisafions en région Centre

Phase 6 : tous les éléments ainsi recueillis seront synthétisés et un rapport final établira les possibilités techniques de la substitution en région Centre et le niveau actuel de prise en compte de la nécessité d'économiser les alluvionnaires afin de les réserver à certains domaines bien précis.

Le recours aux matériaux de substitution ne peut se traduire que par un partenariat entre les différents acteurs économiques, scientifiques et 1'Etat au niveau régional pour :

- rechercher fa rationalité d'emploi des granulats aujourd'hui fabriqués et des matériaux

- organiser l'évolution technique de façon à permettre un développement industriel

-favoriser l'innovation en particulier au niveau des zones les plus dépendantes en

- recueillir les éléments techniques nécessaires à la définition des prescriptions adaptées

de substitution ;

durable contribuant à la richesse locale ;

granuiats ;

aux différents matériaux de substitution (naturels ou sous-produits de l'industrie).

C'est l'objet du protocole d'accord du 19 novembre 1996 signé entre le Préfet de la région Centre et le Président de I'UNICEM Centre.

La réalisation de ces différentes tâches nécessitera la consultation des différents SDC, quelque soit leur état d'avancement (dans la mesure où auront été identifiés les matériaux de substitution) ainsi que la recherche des paramètres qualitatifs propres aux granulats actuellement utilisés ainsi qu'aux matériaux de substitution, à partir des études réalisées dans le cadre de la Taxe Parafiscale sur les Granulats, des informations jointes aux SDC et du résultat d'enquêtes qu'il sera nécessaire de réaliser auprès des producteurs (carriers), des utilisateurs (centrale 2 béton BPE, entreprise routière, .. .), des maîtres d'œuvre (DDE en particulier) et des laboratoires d'essais (LRPC et laboratoires de sociétés). II sera nécessaire ensuite de pouvoir consulter, dans le détail, les différents documents techniques relatifs aux appels d'offres du BTP afin de déterminer, dans quelle mesure, le recours aux matériaux de substitution reste possible.

Le présent rapport rend compte des études réalisées en 2000. Il traite des phases 1 ii 3 (pro parte), iei que défini ci-dessus : les phascç 3 (pro parte) 6 seront réalisées en 2001.

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Un protocole de réduction des extractions de matériaux alluvionnaires des lits majeurs des cours d'eau de la Région Centre a été signé, le 19 novembre 1996, entre le Préfet de la Région Centre et le Président de I'UNICEM Centre. Ce protocole prévoit, entre autres, que << la quantité de matériaux extraite et vendue pour chaque entreprise sera de :

- 98 %de la référence en 1997 ;

- 96 % de la référence en 1998 ;

- 94 % de la référence en 1999 ;

- 9 1 % de la référence en 2000 ;

- 88 % de la référence en 2001

La réduction 2001/2006 sera définie en 7000 au vu des résultats et enseignements de la première période >>, (la référence étant constituée par la moyenne des ventes de granulats extraits dans les exploitations situées dans le lit majeur des cours d'eau au cours des années 1991-1992 et 1993 pour chacun des sites en activité sur cette période). Ce protocole prévoit également que les matériaux prévus dans le cadre des marchés publics, devront être de << qualité strictement adaptée ii leur utilisation )> et que chaque fois que cela est techniquement et économiquement possible, il soit imposé I'utilisation de matériaux de substitution. La présente étude s'inscrit dans la logique de cette démarche.

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Adéquation qualité des matériaux - Utilisations en région Centre !

l 2. Formations géologiques recensées en vue

de substitutions possibles aux granulats alluvionnaires

2.1. RECOMMANDATIONS DES DIFFÉRENTS SCHÉMAS DÉPARTEMENTAUX DES CARRIÈRES

Les différents schémas départementaux des carrières de la région Centre ont pris en compte les gisements de roches dures qui, après concassage, pourront se substituer aux granulats alluvionnaires.

Nous classerons les alluvions anciennes des terrasses parmi les matériaux de substitution. En effet, bien qu'ils s'agissent de sables et graviers alluvionnaires, leur mode de gisement (hors d'eau), leur traitement (matériaux nécessitant un lavage) et les possibilités de réaménagement en fin d'exploitation sont identiques aux exploitations de roches dures.

2.1 .l. Département du Cher

- Alluvions anciennes (Pliocène et Quaternaire) : sables et graviers

Il s'agit principalement de surfaces situées en rive gauche de l'Allier et de la Loire (formation des sables et cailloux du Bourbonnais) et en bordure de Sologne correspondant aux vallées du Cher. de I'Arnon et au plateau d'Ardentes (sable roux argileux 5 galets) ainsi qu'au cône alluvial des Sauldre (cailloutis à silex dans une matrice sableuse).

- Calcaires lacustres de 1'Eocène -Oligocène

Ces formations correspondent aux calcaires du Nivernais et du Berry. 11 s'agit de calcaires durs. blancs 5 texture brécltoïde, noduleuse, vermiculée OLI rubanée' durs, parfois silicifiés.

- Formations 2 silex ct à chailles

Il s'agit de Iormatioiis résiduelles présentes dans le nord-ouest LI département. constituées de galets de quartz et de silex crétacés et jurassiques.

- Sables de Vicrz.on du Cinomanien

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, Adéquation qualité des matériaux - Utilisations en région Centre

Les sables fins à moyens sont composés de quartz, de feldspaths, de mica et de glauconie.

- Calcaires du Jurassique supérieur

Ces calcaires sont le plus souvent de qualité médiocre mais ils peuvent constituer une ressource locale. Le schéma départemental des carrières du Cher a retenu les calcaires grései4.x dii Parflandien (grès calcareux et calcaires gréseux), les calcaires bréchoïdes du Portlandieit (calcaires fins à débit en plaquettes), les calcaires de Saint-Mariin d'hxigizy dii Portiandierz (calcaires fins à cassure tranchante), les calcaires de la butte dilrchelei du Kinzinéridgieiz inférieur (calcaire biodétritique et calcaires iités en bancs de 70 à 40 cm) et les calcaires lités supérieurs de I'Oxfordieiz supérierir-Kininiéridgien inférieur (calcaires fins stratifiés en bancs de 10 à 40cm séparés par des joints marneux).

- Calcaires de Morthomiers de I'Oxfordien supérieur

Ce calcaire présente de très bonnes caractéristiques géotechniques.

- Calcaires lités inférieurs de I'Oxfordien supérieur

Cette formation, déjà exploitée pour la production de granulats, est constituée de calcaire fin, gris, lité en bancs décimétriques séparés par des lits argileux centimétriques.

- Amphibolites et quartzites

Ces formations affleurent au niveau de la bordure ouest du département

2.1.2. Département d'Eure-et-Loir

- Alluvions anciennes : terrasses (Quaternaire) : sables et graviers

Elles sont présentes dans les principales vallées : le Loir (où elles ont déjà été exploitées au sud de Saint-Avit et existent vers Châteaudun-Cloyes au niveau de terrasses enire + 4 et + 25 m), l'Eure (essentiellement vers Courville jtisqu'à Thivars, entre + 5 et + 15 ni avec une épaisseur moyenne de 7 ni) et la Biaise.

- Calcaires lacustres de Beauce

Cette formation regroupe plusictirs faciès allant des argiles aux calcaires indurés. De I:i

hase vers Ic sommet, on trouve les crilcrtires d'Emipe.s (marno-calcaires et calcaires à meulières), les mrzriies de Voisc (mariio-calcaires friables avec localement des ïiiciès indurés). les nicinies de B l a i w i i r (calcaires marneux) et les c ~ l ~ i i i i - e . ~ de i'ûrl&mcii.s (calcaires fins soit i débit cn plaquettes soit 5 cassure conchoïdale et calcaires L ~rumclct~x à niculière).

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- Sables de Fontainebleau de I'Oiigocène

Présents en bordure nord-est du département, ces sables (en général très purs avec une teneur en silice variant de 95 à 99 %) sont exploités comme matières premières pour l'industrie (principalement celle du verre). Cependant certains faciès ne présentant pas les qualités requises pour une utilisation industrielle sont exploités comme sablons.

- Argile à silex

Les blocs siliceux correspondant à cette formation proviennent soit de la décalcification de craies crétacées (argiles à silex), soit de dépôts d'âge éocène correspondant aux sables, grès et argiles de la Touraine et du Vendômois et aux sables du Thymerais. Ces demiers dépôts ont pu se mélanger avec d'autres formations comme les argiles à silex, les sables cénomaniens, les sables de Fontainebleau ou les limons de plateau formant un dépôt argilo-sableux à silex.

- Sables cénomaniens

Cette formation, Correspondant aux sables du Perche, est constituée de sables beiges à roux, fins à moyens, quelquefois grossiers avec de petits graviers de quartz et des débris coquilliers calcaires. Localement. peuvent apparaître des concentrations en minéraux argileux de type kaolinite.

2.1.3. Département d e I'indre

- Alluvions anciennes (Quaternaire i Pliocène) : sables et graviers

11 ne s'agit que de lambeaux le long des rivières principales : le Cher (sables moyens ii L grossiers épais de 4 m cn moyenne), I'hdre (sables fins i la base surmontés de sables grossiers épais de 2 ?I 4 m), la Creuse (sables moyens i lits de graviers épais au maxiinuni de 7 i 10 m). A ces terrasses. a été rattachée la formation d'Ardentes constituée de sables et graviers rougeâtres, épaisse de 15 in au maximum.

- Calcaire lacustre du Miocène - Aquiianien

Il s'agit d'un calcaire travertineux dur correspondant i la terminaison méridionale des formations de Beauce et dont les bancs de la base ont servi i la production de granulats.

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Adéquation qualité des matériaux - Utilisafions en région Centre

- Formation de Brenne de 1'Eocène

Cette formation, composée de différents faciès (argile, argile sableuse, sable, gravier), recouvre environ un quart du département. Les faciès graveleux peuvent servir de substitution aux granulats alluvionnaires

- Argile i silex, sable, silice du Crétacé supérieur

Cette formation, présente dans le quart nord-ouest du département, est composée essentiellement d'argiles blanchâtres enrobant des siIex.

- Sable et grès de Vierzon du Cénomanien

Cette formation est constituée dune alternance de niveaux sableux (faciès dominant), de grès calcaires et de marnes.

- Calcaires bréchoïdes et calcaires gréseux du Jurassique supérieur

ii s'agit de calcaires massifs bréchoïdes gris clair et de calcaires grenus sur une cinquantaine de mètres de puissance.

- Calcaires lités fins du Jurassique supérieur

Ils sont représentés par des calcaires fins blancs i gris, pouvant être parfois légèrement argileux. Cette formation est exploitée pour le ciment, la chaux et les granulats.

- Sable et grès grossiers du Trias

Ces formations gréso-argileuses débutent par des niveaux conglomératiques silicifiés au-dessus desquels on trouve des grès grossiers i conglomératiques dont l'utilisation traditionnelle est la pierre de construction mais qui pourraient servir 5 l'élaboration de ., oranulats.

- Amphibolites et quartzites

Les quanzites, dont les teintes varient du blanc au gris. sont en général très durs. Ils peuvent être micacés, feldspathiques ou graphiteux. Les aniphiholites, de teinte noire, sont également très dures. Ces deux formations pourront fournir des granulats de qualité.

- Graniies

II s'agit de granites gris clair ii beige. 5 deux niicas recouveris eii surface d'arènes sableuses (arènes granitiques).

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2.1.4. Département d e l'Indre-et-Loire

- Alluvions anciennes des terrasses : sables, graviers et galets

. vallée de ia Loire : au niveau de la confluence avec le Cher (trois terrasses entre + 8 et 10 m, + 12 et 20 m, + 25 et 35 m constituées de sables fins à grossiers avec des graviers et galets) et dans le Chinonais (terrasses allant de + 3 à + 60 m constituées de sables grossiers à graviers et galets) ;

. vallée du Cher : de rares lambeaux, essentiellement sableux, sont conservés ;

. vallée de l'Indre OU l'on trouve deux terrasses (+8 à + 12 m avec des sables fins à lits de graviers et + 15 à + 25 m avec des sables argileux rouges) ;

. vallée de la Vienne où la basse terrasse (+ 6 à 10 m) constitue un gisement, important mais discontinu, de sables riches en graviers (terrasse largement exploitée) ; la moyenne terrasse (+ 13 à + 22 m) est constituée de sables grossiers à lits de graviers :

. vallée de la Creuse où la basse terrasse (+ 5 à + 10 m) a déjà fait Yobjet d'une importante exploitation (dépôts de sable avec des lits très riches en graviers et galets).

- Faluns miocènes

Il s'agit d'un mélange de fragments de coquilles calcaires associés du quartz. Ce niveau a été exploité principalement dans les bassins de Savigné et Bossé.

- Calcaires lacustres de 1'Eocène - Oligocène

Les faciès calcaires (< durs )> aptes i fournir des granulats concassés appanieiinent aux formations appelées << calcaires lacustres d'Anjou n et <( calcaires lacustrcs de Touraine ». Cette dernière, la plus étendue, est actueliement exploitée h Truyes-Comery.

- Forniatioiis argilo-sableuses ii silex du Sénonien, Eocène, Miockne

On peut y distin, muer :

. les argiles i silex du Sénonien

Elles sont constituées d'une alternance de sables fins. d'argile, de silice poudreuse et contiennent environ 50 Ci;, de silex. Ces formations ont localement été cxploitées pour L'ürgile mais l'utilisation des silex comme source de granulats est une des voies possibles de 12 substitution ;

. les dépôîs éocènes détritiqucs

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Ces dépôts sont riches en blocs siliceux correspondant à des bancs OU dalles massives souvent fragmentées. Encore mai connue, cette ressource a été exploitée en bordure du Maine-et-Loire.

. les sables mio-pliocènes

Il s'agit de matériaux alluviaux sableux contenant des quantités variables de cailloutis et galets de quartz et silex. En rive droite de la Loire, cette formation porte le nom de Sables de Montreuil.

- Sables sénoniens

En Anjou-Touraine, le Sénonien est détritique et constitué de sables fins quartzeux avec localement apparition de sables grossiers. Ils ont été utilisés localement pour la confection de mortier, d'enduits et pour l'entretien des voiries. Plus récemment, ils ont été mis en auvre pour l'autoroute Tours - Angers.

- Faluns de Continvoir du Turonien supérieur

Cette formation est constituée de sables coquilliers calcaires.

- Tuffeaux et craies séno-turoniens

Cette formation a été très exploitée, en particulier le faciès <<tuffeau )) pour la production de pierre de construction. Dans le domaine des granulats. les faciès crayeux indurés peuvent servir A la confection de remblais. Dans le sud du département, le Turonien supérieur est constitué de calcaires bioclastiqucs indurés, calcitisés ou silicifiés pouvant fournir des blocs ou des granulats.

- Sables cénomaniens

II s'agit de sables quartzeux (sables de Vierzon), moyens A grossiers, localement argileux ou ii niveaux grmclcux

- Calcaires de I'Oxlordien

11 s'agit de calcaires marins lithograpliiques, ii intercalations marneuses.

2.1.5. Département du Loir-et-Cher

- Alluvions anciennes des terrasses : sables, graviers et galets

Dans la vallée du Loir: on distingue trois niveaux de terrasses : les Iiautes terrasses (entre + 40 et + 60 ni), les moyennes tcrrasscs (entre + 15 et + 75 m) et les basses

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Adéquation qualité des matériaux - Ufilisafions en région Centre

terrasses (entre + 5 et + 10 m). A dominante sableuse, les formations correspondantes sont localement soit argileuses, soit grossières, avec ou sans graviers.

La vallée de la Loire ne comporte que des terrasses réduites, présentant de faibles réserves. Les terrasses des vallées solognotes sont constituées de matériaux issus du substratum mio-pliocène sablo-argileux.

Les terrasses de la vallée du Cher sont essentiellement situées dans le cours amont et sont constituées de sables moyens à grossiers, non argileux avec des quantités variables de graviers.

- Sables de Montreuil du Miocène

Cette formation, puissante de quelques mètres seulement, est constituée de sables grossiers, de gaviers et de galets avec présence d'argiles sablo-graveleuses.

- Falun de Touraine du Miocène

Cette formation n'existe plus qu'à l'état de lambeaux. il s'agit de sables quartzo- feldspathiques avec de très nombreux débris coquilliers calcaires et quelques graviers et galets siliceux. Localement, on peut trouver des niveaux de galets, de grès ainsi que des lits d'argiles grises ou de calcaires pulvérulents.

- Sables et argiles de Sologne du Miocène

Jadis exploitée pour ses argiles (fabrication de briques et tuiles), cette formation renferme également des ressources en sables grossiers.

- Calcaires lacustres de I'Eocènc - Miocène

On peut y distinguer :

. calcaires lacustres de Beauce du Miocène

Ce niveau est esscntiellenient composé de calcaires sublithographiques partiellement siliceux. parfois grenus, i intercalations marneuses.

. marnes et calcaires lacustres de Touraine de I'Eocène - Oligocène

Ce niveau se décompose en :

0 Calcaires de Morancez. marnes de Villeau du Luiétien

II s'agit de calcaires microcristallins farineux, localement indurés avec silex et lits d'argiles vertes.

ûRGM/RP-50562-FR 19

Adéquation quaiité des matériaux - Ufiiisations en région Centre

O Calcaires à meulières et marnes du Ludien - Oligocène

il s'agit de calcaires pouvant présenter de nombreux faciès : fins, granuleux ou bréchiques, "meuliérisés" principalement à leur base. Localement, ils passent à des marnes.

- Formations argilo-sableuses à silex du Sénonien - Eocène

Ce niveau débute par les argiles à silex sensu-stricto, constituées d'une matrice argileuse plastique englobant des silex abondants. Au-dessus, viennent des dépôts éocènes argilo- sableux ayant remanié les formations sous-jacentes d'argiles à silex pouvant localement déboucher sur des concentrations de silex.

- Tuffeau jaune et craie de Villedieu du Turonien - Sénonien

Les niveaux indurés de ces formations (exploitées principalement comme pierre dc taille) peuvent localement être utilisés en remblais.

- Marnes ii Ostracées du Cénomanien

U s'agit d'une alternance de marnes et de bancs gréseux et sableux quartzeux, à matrice calcaire.

- Sables du Perche du Cénomanien

II s'agit de sables quartzeux dont les faciès peuvent aller de sables grossiers (région de Saint-Calais) 2 fins ou très fins (région de Fontaine-Raoul).

2.1.6. Département du Loiret

- Terrasses alluviales

Elles comprennent les alluvions anciennes de la Loire et les dépôts détritiques du Tertiaire situés le long du cours amont du Loing. Elles sont constituées d'un mélange de sables et grviers dans une matrice argileuse.

~ Calcaires tertiaires

Cette formation constitue le plateau de Beauce au sein duquel on distingue trois séries carbonatées :

. Le calcaire de Pithiviers

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Adéquation qualité des mafériaux - Ufiliçafions en région Centre

Ce calcaire, daté de l'Aquitanien, est présent dans la partie centrale de la Beauce. Il est constitué de bancs calcaires plus ou moins durs, à interlits argileux et amas discontinus de meulière. Son épaisseur est variable, de 15 à 20 m en moyenne mais pouvant être réduite à 4 m. Cette formation présente des ressources intéressantes en vue d'une substitution aux ganulats alluvionnaires. Elle est d'ailleurs actuellement exploitée.

Le caicaire d'Etampes

Cette formation est séparée de la précédente par la molasse du Gâtinais. II affleure le long d'une ligne passant par Malesherbes, Corbeilles et Nogent-sur-Vernisson. Sa nature varie selon sa situation géographique : identique au calcaire de Pithiviers en Petite Beauce, en Grande Beauce il s'agit d'un calcaire dur, silicifié, homogène mais recouvert par le calcaire de Pithiviers épais dune quinzaine de mètres alors que dans le Gâtinais ce calcaire devient marneux. Cette formation ne constitue pas une ressource potentielle en vue d'une substitution.

Le calcaire de Château-Landon

Au niveau de la région Centre, cette formation est située, le plus souvent, immédiatement sous le calcaire d'Etampes. II affleure à l'extrémité nord-est de la Beauce et représente un excellent matériau de construction.

- Formations ii silex

II s'agit des fomiations argileuses d'altérations renfermant des silex représentées par :

. des chailles que l'on trouve de pan et d'autre du Loing (rognons de silex, galets.

. des poudinges (de Nemours et de Gien) ;

. de sables, graviers et galets siliceux de I'Yprésien dans une partie du Gâtinais est ;

. de l'argile 5 silex.

sables siliceux) ;

L'épaisseur moyenne de ces formations peut être estimée & une douzaine de mètres

- Craie dure

Seule la craie sénonieiine présente des faciès de roche dure pouvant offrir une source potentielle en vue d'une substitution aux grantilatç alluvionnaires.

2.2. SYNTHÈSE

Les réflexions menées dans le cadre du volet <<ressources n de chaque sciiénia départemental des carrières, ont conduit i l'inventaire des différents niveaux I géologiques susceptibles de livrer des matériatix de substitution aux granulats

BRGM/RP-50562-FR 21

Adéquation quafite des matériaux - Utiliçations en région Centre

alluvionnaires. Tous les niveaux retenus n'ont pas le même intérêt, que ce soit au niveau des réserves disponibles que de la qualité intrinsèque de la roche.

Les gisements potentiels, en région Centre présentant le plus d'intérêt sont les suivants :

- Matériaux cristallins du Primaire

De tels gisements existent dans le sud de la région Centre, en particulier dans le département de I'Indre et dans une moindre mesure dans l'ouest du département du Cher. Lié au métamorphisme (de contact ou général), ils sont constitués essentiellement de quartzites et amphibolites et ont déjà été utilisés pour la confection de couches de forme routières.

- Matériaux calcaires d'âge jurassique

Les calcaires jurassiques présentant le plus d'intérêt sont le calcaire crayeux de Bourges et le calcaire sublithographique de Châteauroux.

Dans le Cher, te calcaire crayeux de Bourges (et en particulier le calcaire lacustre de Monhomiers) est un calcaire massif crayeux, graveleux, oolithique.

Dans I'Indre, le calcaire sublithographique de Châteauroux est constitué de bancs de calcaires fins pouvant faire l'objet de silicifications 2 la base.

- Matériaux sableux d'âge crétacé

Deux niveaux sont particulièrement concernés : les sables du Perche (département du Loir-et-Cher) et ceux de Vieizon (départements du Cher, de Iïndre et de I'lndre-et- Loire).

Les sables du Perche Sont des sables pouvant être fins ou grossiers et graveleux, plus ou moins glüuconieux. Localement. ils servent à l'entretien des voiries locales et au rcniblniement.

Les sables de Vierzon sont des sables, de moyens 2 grossiers, quartzeus: glnuconieux et micacés, sans stratification visible et dans lesquels on peut trouver des blocs de grès indurés. Ils son1 utilisés pour la confection d'enduits.

- Matériaux calcaires d'âge crétacé

Deux faciès. appartenant au Turonien. sont susceptibles d'être exploités : la craie micacée et le tuffeau jaune (départements d'Indre-et-Loire et du Loir-et-Cher). Les faciès les plus sableux peuvent fournir des matériaux de remblais.

La craie micacée est une craie sableuse se présentant soit en bancs séparés par des lits de craie friable soii en couches massives.

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Adéquation qualité des matériaux - Ufiiisafions en région Centre

Le tuffeau jaune correspond à un calcaire sableux, glauconieux, d'aspect oolithique très riche en débris coquilliers.

- Matériaux calcaires d'âge tertiaire

Plusieurs niveaux présentent des caractéristiques géomécaniques compatibles avec une utilisation comme matériaux de substitution. Ce sont :

les calcaires de Touraine

Présents dans le département d'Indre-et-Loire, ces calcaires sont durs, lités, de couleur blanche interstratifiés avec des niveaux d'argiles vertes et des marnes. Fréquemment, on y trouve des passées de meulière.

, les calcaires de Beauce

Ce niveau, représenté par différents faciès allant des argiles à des calcaires indurés silicifiés, est présent dans une zone allant de Selles-sur-Cher à Dourdan (91) et de Vendôme à Montargis. Il est masqué par les formations de Sologne au sud de la Loire. Suivant les endroits, il porte des noms différents (correspondant à des changements latéraux de faciès) : calcaires de Pithiviers, calcaires de l'Orléanais, calcaires d'Etampes, etc.

, les calcaires du Berry, le calcaire de Briare

Les calcaires du Berry, utilisés coninie pierre de construction ainsi qu'en viabilité, affleurent dans le département du Cher au niveau de la Chapelle-Saint-Ursin. de Saint- Aiiibroix et Saint-Florent-sur-Cher.

Le calcaire de Briare (Loiret) est un calcaire lacustre pouvant présenter des faciès sublithographiques ou brécliiques et noduletix.

- Argiles i silex

Cette formation est constituée d'un niélange d'argiles plus ou moins sableuses et de silex émoussés provenant des craies séno-turoniennes sous-jacentes.

- Chailles

11 s'agit de formations constituées de galets de quartz et de silex provenant du déinanièlement des niveaux calcaires jurassiqucs et crktacés dans une matrice meuble sablo-argileuse.

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Adéquation qualifé des matériaux - Ufilisations en région Centre

- Sables de Fontainebleau

Cette formation, non retenue dans les schémas départementaux des carrières comme ressource potentielle en granulats, est constituée de sables siliceux (95 à 99 % de silice), blancs, fins (région d'Etampes). Traités au laitier, ils ont été utilisés pour la fondation de la chaussée de l'autoroute A 11 et pour la déviation de Chartres.

- Formations de Sologne

Cette formation affleure entre la rivière Cher et la Loire. On y trouve trois faciès essentiellement sableux : à la base, sables avec lentilles de marnes ou de calcaires interstratifiés ; au-dessus, sables argileux très grossiers à fins ; au sommet, faciès identiques au précédent avec peu de passées argileuses et présence de graviers de quartz ou de silex crétacés mais sans sables fins. Un traitement permettant de séparer l'argile des sables sera impératif avant tout projet d'utilisation.

- Faluns de Touraine et du Blésois

Ces formations ont déjà été utilisées comme fondations de chaussées secondaires.

faluns de Touraine

Ce niveau est caractérisé par deus faciès : faciès savignéen (calcaire et grès) et faciès pontilévien (sables quanzeux et graviers, ii coquilles abondantes)

. faluns du Blésois

II s'agit de sable quartzo-calcaire, fin i grossier. souvent coquillier, avec parfois des .. graviers et galets de silex, grès, quartz, calcaire, etc

- Alluvions anciennes de terrasses

il s'agit de matériaux sablo-graveleux Ic plus souvent riches en argile, ce qui nécessitera un lavage avant toutc utilisaiion dans les bétons hydrauliques.

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omaines d'utilisation et qualités requises

La substitution aux granulats alluvionnaires n'a de signification que si les matériaux mis en évidence présentent des caractéristiques géotechniques compatibles avec l'utilisation envisagée (sans ou avec traitement éventuel). Que ce soit pour une utilisation dans les bétons ou pour un usage routier, les granulats doivent répondre à certains critères de qualité précisés dans la norme XP P 18-540 d'octobre 1997 (en attendant la mise en application des nonnes européennes prévue pour fin 2003).

Cette norme (comme d'ailleurs les précédentes) définit les domaines d'utilisation possibles non en fonction de la nature pétrographique des granulais mais selon leurs principales caractéristiques mécaniques. Elle définit deux types de caractéristiques :

Les caractéristiques intrinsèques

Elles ne dépendent que de la qualité de la roche exploitée, c'est le cas de la masse volumique réelle (MVR), du Los Angeles (LA), du micro-Deval (MDE), du coefficient de polissage accéléré (CPA), etc ;

0 Les caractéristiques de fabrication

Comme leur nom l'indique, elfes sont fonction de la chaîne de traitement mise en place pour l'élaboration des grantilats. C'est le cas du coefficient d'aplatissement (A), de la propreté des sables (PS), de la propreté superficiclle des granulais (P), de l'indice (IC) et du rapport de concassage (RC), etc. La norme range la granularité dans les caractéristiques de fabrication ce qui est logiquc pour ce qui concerne les granulats concassés. Cependant dans le cas de sables "géologiques" (comme les sables de Fontainebleau par exemple) la granularité s'appürente davantage aux caractéristiques intrinsèques.

Dans la suite de cette étude. nous ne nous intéresserons qu'aux caractéristiques intrinsèques des roclies, cellcs liées 5 13 fabrication pouvant toujours être modifiées par une adaptation des procédés d'élaboration,

Les deux grands domaines d'utilisation des granulats (. enscmhlc de grains de dimensions comprises entre O et 123 mni n) sont la route et les bétons et plus précisément la réalisation des couches de fondation, de base et de liaison dans le domaine routier. et les bétons hydrauliques, (les autres domaines d'utilisation sont les couches de roulenicnt utilisant des liants hydrocarbonés, les chaussées eii bétons de ciment; les granulots pour voie ïerrée : assises. ballast ei souîflage).

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Adéquation quaiifé des matériaux - Utilisafions en région Centre

3.2. DOMAINES D'UTILISATION

Comme cela a été signalé précédemment, les matériaux de substitution aux granulats alluvionnaires peuvent être utilisés soit dans le domaine routier, soit dans celui des bétons hydrauliques.

3.2.1. Utilisations routières

Pour ce qui est du domaine routier, cette utilisation est déjà réelle depuis plusieurs années, les normes exigeant des matériaux concassés pour les couches supérieures des chaussées.

La substitution aux granulats alluvionnaires par des granulats concassés s'est faite sans difficultés techniques. Dans un certain nombre de cas, les caractéristiques géomécaniques des granulats exigées par les normes en vigueur imposaient ipso facto des granulats concassés : fuseau granulométrique avec présence d'un certain pourcentage de fines (pour "fermer" la chaussée), granulats (en particulier les sables) non lavés, indice de concassage (Ic) 2 30 pour les couches de fondation et de base dès que le trafic est supérieur à 25 PUj (circulaire du ministère de YEquipement et de l'Aménagement du territoire no 77-186 du 26 décembre 1977, cette date prouvant, si besoin était, que l'utilisation de granulats concassés en technique routière est déjà ancienne), etc.

3.2.2. Utilisations dans les bétons hydrauliques

Pour ce qui est des bétons hydrauliques en région Centre, l'habitude est de les réaliser i partir de sables et graviers alluvionnaires roulés. L'emploi de granulats concassés au lieu et place de granulais roulés aura un effet négatif sur la maniabilité des bétons et pourra provoquer des défauts dans l'aspect des parements. Nous verrons qu'il est possible de remédier i ces inconvénients. Par contre les caractéristiques mécaniques obtenues, avec l'emploi de granulats concassés, sont le plus souvent semblables, voire supérieures. 5 celles de bétons réalisés avec des granulats roulés.

Nous résumons ci-après les différents problèmes que peut engendrer l'utilisation de granulats concassés calcaires (cas de la région Centre) dans la fabrication des bétons hydrauliques et les moyens d'y remédier (données extraites d'études réalisées dans le cadre de la Taxe Parafiscale sur les Granulats et du rapport BRGM R 39779 sur N l'utilisation des granulats de substitution dans les bétons hydrauliques D).

* Maniabilité des bétons calcaires

La granularité et I'angularité des granulais concassés, principalement des sables, nuisent ii la maniabilité du béton ii cause de l'iinbrication des grains. Toutelois le respect de quelques règles siniples. et peu onéreuses, perrnei de remédier ii cc problème :

30 BRGM/RP-50562-FR


- i'emploi de granulats concassés nécessitera la mise en œuvre de plus d'eau de gilchage si t'on veut conserver la même maniabilité au béton, ou I'adjonction de plastifiant ;

- une mklange de granulats alluvionnaires et de concassés calcaires (d > 8 mm), sans aucun ajout, aura la même maniabilité que le béton témoin tout alluvionnaire ;

- il n'existe pas de formulation granulométnque idéale pouvant s'appliquer systématiquement ;

- la tenew en filler est un élément très important intervenant dans le comportement des bétons (d'une part, elle améliorera la maniabilité des bétons en facilitant les mouvements entre les grains, et d'autre part, en fonction de leur quantité, de leur qualité et de leur finesse, elle augmentera le seuil de cisaillement de la pâte interstitielle ce qui améliorera I'homogénéité mais nuira à la faculté d'écoulement donc à la maniabilité). La présence de fines non actives (c'est-à-dire non argileuses) peut être bénéfique à une bonne mise en œuvre du béton frais à condition de ne pas dépasser une valeur limite, variant entre 8 et 12 %.

* Liaison granulat calcaire -ciment

La très bonne liaison entre les granulats calcaires et la pâte de ciment résulte des trois mécanismes suivants :

- accrochage mécanique résultant de la rugosité de ia surface de contact (cette rugosité

- une liaison physico-chimique suite aux réactions entre les granulats calcaires et la pâte

- une adhérence par pénétration de silicate de calcium hydraté (C.S.H.) sous forme de

entraînant, par ailleurs, une augmentation de la surface de contact ;

de ciment (liaison épitaxique) ;

gel amorphe dans les pores de Sranulats.

O Propriétés élastiques des bétons calcaires

Les études réalisées ont montré la très nette influence des caractéristiques élastiques des granulats sur le comportement élastique des bétons :

- cette influence sera d'autant plus grande que la proportion dc granulats sera élevée ;

- la valeur des coefficients LA ne semble pas avoir diniluence très nette ;

- les calcaires tendres ont des propriétés élastiques (modules dépassant généralement 20 CPa) satisfaisantes ;

- la présence de fines calcaires, en proportions pouvant être importantes, augmente les performances élastiques du mortier en améliorant la consistance du béton frais (effet lubriîiant), en augmentant sa cohésion, en améliorant son comportement au jeune âge par l'accélération de la formation de monocarbo-aluminates de calcium.

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Adéquation quafité des matériaux - Uti/isafions en région Centre

e Résistance mécanique des bétons calcaires

Les études réalisées ont montré que les résistances en compression et en flexion des bétons calcaires augmentent avec le temps et sont, dans la plupart des cas, supérieures à celles des bétons silico-calcaires, sauf si LA > 40 (ceci est principalement dû à la meilleure adhérence des granulats calcaires à la pâte de ciment).

* Retrait

Les résultats ont montré que le retrait était essentiellement dû la pâte de ciment mais que les granulats, plus rigides, s'y opposaient. Cette opposition sera moins marquée pour les granulats calcaires tendres plus facilement déformables. L'emploi de granulats calcaires conduit à des retraits pouvant dépasser de 30 '3% ceux du béton classique (avec granulats alluvionnaires). Ces essais ont également confirmé que le retrait était d'autant plus important que la teneur en fillers était élevée : une teneur de 5 % n'est pas préjudiciable mais l'augmentation du reirait est nette à partir de 10 '3% de fines (quelque soit la valeur du rapport eaukirnent E/C). Des teneurs de 15 à 20 9% conduisent à des valeurs de retrait supérieures à 600 p d m , avec E/C = 0,70. Il est donc important de limiter la teneur en fines (c 15 %). De même, il est recommandé de limiter le dosa, oe en ciment à des valeurs inférieures i 450 kg/m3.

FIuage

Les granulats calcaires étant fortement déformables, le fluage des bétons mettant en cuvre ce type de granulats sera plus important que pour des bétons i granulats alluvionnaires. Les déformations liées au fluage, pour un béton calcaire, seront d'autant plus grandes que le calcaire d'origine sera tendre. Comme pour le retrait. une forte teneur en filler augmentera le fluage.

0 Résistance au gel

Les principales conclusions qui ressortent des résultats expérimentaux montrent que :

- la tenue au gel de béton de granulats en calcaire poreux, avec un ciment peu actif (à hihie teneur en alcali et sans a.jout) et à dosage moyen n'est pas satisfaisante si l'on ne rajouie pas d'entraîneur d'air ;

- les bétons de granulats calcaires de taille très grossière ou très fine résistent mieux au gel que ceux de granulats calcaires de taille moyenne 2 fine ;

- deux critères semblent être plus importants que tous les autres : la porosité n (de 12 i IS %) et I'ahsorption d'eau Ah (de 3 à 5 %) :

- les nioriiers de sables calcaires résistent très bien au gel (en limitanl la taille des granulüts) ;

- I'utilisatioii des entraîneurs air permet d'augmenter la durabiliié des béions vis-à-vis des agressions climariyues.

32 BRGM/RP-5056Z-FR


+J Résistance il l'attaque des acides et des eaux sulfatées

L'incorporation de fines calcaires induit une augmentation de la compacité d'où une moindre sensibilité à l'attaque des acides.

+J Réactions défavorables entre les granulats et la pâte de ciment

Cette réaction risque de survenir dans le cas de granulats essentiellement dolomitiques réagissant avec les alcalis du ciment (dédolomitisation).

Les calcaires tendres contiennent essentiellement de la calcite et très peu d'éléments magnésiens. Le danger de la dédolomitisation est donc très faible mais pas absent du fait de la présence d'éléments silicatés argileux.

3.2.3. Conclusion

L'utilisation de granulats calcaires, même tendres, en lieu et place de granulats alluvionnaires, pour la fabrication de bétons hydrauliques est techniquement possible et ne nuira pas i la qualité des ouvrages si certaines règles (extraites du rapport BRGM R 39779) simples et peu onéreuses sont respectées (la principale difficulté résidera dans la nécessité de modifier les habitudes des utilisateurs) :

- les propriétés des roches calcaires tendres avaient une influence sur les caractéristiques des bétons mais de facon très nette :

- la mise en œuvre de granulats de calcaire tendre ne nuit pas aux caractéristiques mécaniques de bétons. et même dans certains cas, peuvent les améliorer (réaction épitaxique entre les granulats et la pâte de ciment) ;

- les risques d'alcali-réaction sont fréquents avec les graves alluvionnaires silico- calcaires, alors qu'ils sont rares, voire très rares, avec les granulats calcaires (phénomène tic dédolomitisation) :

- l'emploi des cntraîneurs #air i une action bénéfique sur la tenue au gel des bétons de calcaire :

- pour des problèmes de retrait. i l est recommandé de limiter la teneur eii fines. Cette dernière ne devra dépasser i 5 %.

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Les argiles à silex ont toujours une teneur en fines inférieure il 70 % et le plus souvent inférieure iï 15 %. Elles présentent un pourcentage élevé en graviers et cailloux et une relative pauvreté en sable.

La valeur au bleu de méthylène caractérise l'activité des fines c 0,08 mm. Elle varie de 0,04 à 0,6 mg000 g.

Les échantillons analysés son1 placés pour la plupart dans les classes RTR C? - C3. Lorsque la teneur en éléments fins s'abaisse au-dessous de 5 %, les échantillons correspondants sont placés dans les classes D3 - D4.

4.2. DÉPARTEMENT D'INDRE-ET-LOIRE

4.2.1. Faluns du bassin savigneen

Le falun est un sable calcaire marin coquillier qui s'est déposé au cours du Miocène. Les carriers distinguent le "falun gras" particulièrement riche en fines et le "falun maigre" correspondant ii tous les faciès sableux et conglomératiques.

Les conclusions de cette étude, quant aux qualités mécaniques des fi luns sont les suivantes :

- plus l a valeur du coefficient i/CaCO,.IO' est élevée, plus le sédiment sera stable et utilisable. Dans l'ensemble, ce matériau donne des valeurs absolues de ce coefficient assez fortes : de 100 i~ 150 et atteignant parfois 200 :

dont la granulométrie est trop serrée pour une bonne utilisation : - les valeurs du coefficient d,,/d,, les plus faibles (< iI 20) correspondent 31 un sédiment

- le pourccntagc de fillers (C 63 pn) varie de 15 ZI 20 % en moyenne ;

le coefficient IC dépend directement de d,, (K : coefficient de Hazen = d,,,* x 100). Pour des valeurs élevées de K, on aura une forte perméabilité donc un bon matériau. Dans i'ensemble, les valeurs de K obtenues ne sont pas critiques pour l'utilisation de ce matériau.

4.2.2. Calcaires oxfordiens

11 s'agit de calcaires à grains fins ou lithographiques. durs, gris 5 beige, en bancs peu épais (10 ii 40cm) alternant avec des lits marneux clairs et des calcaires marneux tendres.

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4.2.14. Facies sableux du Mio-Pliocène

On y distingue plusieurs faciès :

- sables de dfmtreuil : sables argileux, roux, grossiers, mal classés, à graviers et galets ;

- sables jauizes ou blaiics : sables fins, peu altérés, jaunes ou blancs, passant au vert

- argiles sableuses rubéfiées associées aux sables roux.

Les sables et graviers miocènes correspondent à des matériaux dont la granulométrie générale est très étalée, matériau sabio-graveleux à éléments très grossiers et dont la teneur en fines est très importante. L'ES est de l'ordre de 17 (ES piston) à 18 (ES visuel).

Utilisables en remblai, ces sables devront faire l'objet d'un lavage-débourbage pour une utilisation pour bétons.

lorsqu'aquifères :

4.2.15. Alluvions anciennes des terrasses

Les matériaux de terrasses, regroupés sous le vocable de <<Sables Rouges n, sont constitués d'un matériau sablo-graveleux, fréquemment argileux.

Ces matériaux présentent, dans leur ensemble, une granulométrie très homogène : sable grossier à graveleux, localement argileux. Les teneurs en fines sont généralement élevées : passant i 0,l mm variant de 10 à 18 96. Les ES restent forts : de 59 à 70.

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Conclusion

a première phase de cette étude a permis de mettre en évidence un certain nombre de formations géologiques pouvant fournir des matériaux de substitution aux

granulats alluvionnaires. Certaines de ces formations sont déjà exploitées, d'autres l'ont été dans le passé et ne le sont plus, enfin certaines n'ont jamais été utilisées pour ia fabrication de granulats.

Le passage des granulats alluvionnaires aux granulats concassés ne pourra se faire sans des changements importants dans les habitudes des utilisateurs, principalement dans le domaine des bétons hydrauliques. Techniquement, dans de très nombreux cas, il sera possible de mettre au point des formulations permettant de mettre en œuvre ces matériaux de substitution sans nuire à la qualité et à la pérennité de l'ouvrage. Cependant, très souvent, les gisements correspondant à ces nouvelles ressources se trouvent plus éloignés des centres consommateurs que les anciennes exploitations d'alluvionnaires, entraînant ainsi des frais de transport supplémentaires.

Dans le domaine routier, l'utilisation de granulats concassés (dans une proportion variant de 30 à 100 % suivani le trafic), pour les couches de fondation et de base, étant imposée par les normes, est déjà une réalité (il est impossible d'obtenir un granulat concassé avec un IC de 100 % ii partir de granulats alluvionnaires car on y retrouvera toujours des rragments roulés). Cependant, dans certains cas, les remblais, les couches de forme ou les remblaiements de tranchées peuvent être réalisés à partir de granulats alluvionnaires. surtout dans le cas de travaux communaux dans les vallées alluviales.

Pour ce qui est des bétons hydrauliques, le passage de l'alluvionnaire au concassé impose des changements dans les habitudes de fabrication. Techniquement cette mutation ne présente pas de difficultés mais des a-priori en freinc le développement. Une fqon d'imposer cette substitution est d'exiger des granulats non-alcali réactifs (les sables et graviers de Loire étant alcali réactifs), c'est ce qui a été fait pour le pont de l'Europe Orléans, les granulats provenant dune carrière ouverte dans le calcaire de Beauce, (les sables venant de la Loire). Nous y reviendrons plus en détail lors de la seconde phase de l'étude en 200 1.

En 2000, la première phase de l'étude a permis. 5 partir des schémas départementaux des carrières, de sélectionner un certain nombre de niveaux géologiques présentant des caractéristiques conipatibles avec une substitution aux granulais alluvionnaires. La comparaison de ces caractéristiques avec les exigences imposées dans l a nonne XP P 15-540 a permis de définir des domaines d'utilisation possible. Les appels d'offre font référence i des catégories de granulats (A, B, ) et n'imposent rien quant i leur litliologie (cc qui est d'ailleurs le cas de la norme précitée). En 7001, la seconde phase de cetle étude s'attachera i préciser la qualité des niveaux retenus, non caractérisés en 2000 et i éventuellement compléter les inforinations d6.jà obtenues. II conviendra

BRGM/RP-50562- FR 47

Adéquation qualité des matériaux - Utilisations en région Cenfre

ensuite de vérifier si la nécessité d'économiser les alluvionnaires est bien prise en compte au niveau des appels d'offre. En particulier, on regardera comment sont libellées les différentes prescriptions des appels d'offre qu'il nous sera possible de consulter : granulats ayant tels caractéristiques mécaniques (sans référence à leur nature géologique) ou nature des matériaux imposés (granulats roulés ou semi-roulés ou de nature siiico-calcaire par exemple). On regardera également si les caractéristiques recherchées sont bien en concordance avec la nature de l'ouvrage, en particulier on s'attachera à mettre, éventuellement, en évidence la sur-qualité imposée & certaines réalisations par habitude ou tradition.

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Bibliographie

Opérations Taxe Parafiscaie sur les Granulats :

- 010-EG-036 Granulats calcaires pour bétons hydrauliques : étude bibliographique.

- 029-EG-067 Recherche pour le développement de l'emploi des granulats calcaires dans les bétons hydrauliques.

- 034-EG-090 Recherche pour développer l'emploi des sables de roches massives, siliceuses et silicatées dans les bétons hydrauliques.

- 052-EG-119 Synthèse des connaissances sur les bétons de sable.

- 052-EG-121 Point des connaissances sur les bétons de calcaire.

- 052-EG-124 Evaluation de l'aptitude d'un sable issu du concassage de roches massives siliceuses ou silicatées entrer dans la constitution de bétons hydrauliques.

- 052-EG- 123 Valorisation et plein emploi des matériaux calcaires.

- 060-025-013 Valorisation optimale de la production des granulais par connaissance de leur domaine d'emploi en Franche-Comté.

- 047-034-003 Réemploi des sous-produits de carrières dans le département de l'Hérault.

- 023-059-009 Etude de valorisation des déchets résultant des exploitations de carrières.

- 049-037-014 Etude sur les possihiliiés d'utilisation des matériaux de substitution en Indre-et-Loire.

- 034-84-015 Recherche des éléments d'appréciation économique permettant d'organiser le transfert de la production de graviers en rivière vers d'autres ressources dans le département d u Vaucluse.

- 034-028-004 Eriides des calcaires de Beauce dans le départenieni d'Eure-et-Loir

058-078-01 1 Valorisation des argiles 5 silex en région Centre conirnc matériaux de substitution des granulais alluvionnaires.

-

49

Adéquation quafité des matériaux - Utifkafions en région Centre

- 012-037-001 Protection de l'environnement et exploitation des faluns du bassin savignéen (Indre-et-Loire).

- 034-037-009 Inventaire des zones susceptibles de déceler des matériaux de substitution dans le département d'Indre-et-Loire.

- 049-037-014 Etude sur les possibilités d'utilisation de matériaux de substitution en Indre-et-Loire.

Colloque de clôture MATERLOC-Calcaires - 23 et 24 novembre 1995.

Arquie G. et al. (1980) - Granulats. Editions Anciens ENPC, septembre 1980.

Bertrandy R., Coquillat G., Giordano R. (1993) - Valorisation de l'emploi des granula& calcaires dans les bétons hydrauliques. Industrie Minérale - Mines et Carrières, Vol. 75, août-septembre 1993.

CEBTP, IREX (1993) - Emploi des matériaux locaux dans les bétons hydrauliques. Etude sur la Région Centre.

Coquillat G., Delfau M., Lesage R. (1984) - Possibilités d'emploi des calcaires de dureté moyenne B faible dans les bétons. Granulats - ler Symposium International, Nice - 21-23 mai 1984.

Coquillat G., Maquaire O. (1993) - Emploi des matériaux locaux dans les bétons hydrauliques. Etude sur la Région Centre - CEBTP - IREX - 1992.

Laval M. (1995) - Aptitude des granulats B la fabrication des bétons hydrauliques : étude bibliographique - BRGM-DEP/PEA/CMVNT/95/033.

Lesage R., Le Roux A., Merrien P. (1988) - Possibilité d'emploi des sables issus des roches calcaires tendres dans les bétons. Industrie Minérale-Mines et Carrières, VoI.68. juillet 1986.

50 BRGM/RP-50562- FR


PROTOCOLE

51

PROTOCOLE De r4duction des extradions de matëriaux alluvlonnalrea des lits majeurs des

coam d'eau de la Région Centre

BEf&geil

Trois protowles successifs (8 mal 1981, 25 aoùt 1988, 15 OCtotlW 1992) ont psmiis la Mud ion puis i'arrêt des extradions de matériaux elluvlonneires du lit mlneur de le Loire et de I'Pdiler qui 8'6levalent à environ $2 millims de tC)iines en 1979. L'application de ces protocoles a entraîné, dans la région Centre, un report important des extractions vers le lit majeur.

E!J&mWe

La diminution de i'exiraction des granulats allwlonneiires des llts majeur8 des cours &eau est une des précomtions du schéma directeur d'am&agement et de gestion des eaux (SDAGE) du bassin Loire Bretagne. La mivne mewe portant sur rensemble des granulats alluvionnaires $8 retrouve dans le texte du SDAGE Seine Normandie.

Cette diminution participe fc une politique de gssiiwt équilibrée de la ms$Liurce en eau intél;lrant la préservation à le fois de ses usages et des écosystèmes aquatiques.

Le Groupa de travail "granulats" constitué lors de i'élaboratlon du SDAGE Loire Bretagne a v i s une large et hite concartatlon et a reconnu crune part i'irnportence du &le Bconomique des matériaux extraits des lits majeurs et d'autre part la nécessité de la préservation de l'environnement.

Ce SDAGE prévoit que les modalités de diminution soient fioc$eS par de8 protocoles r&glonaux n#goci&s enûe 1% profession et I'Etet,

Afin de mettre rapidement en application cette orientation, il a été envisage de fixer' les objecüfs chiffrés de réduction qui pourront efre affinés ou révisés en fonction des conclusions des études qui seront menées dans Le cadre de ce protocole.

Cette mutation dlfflclle devra se f4Jiser de manière progressive, pour permettre aux professionnels régionau2 d'amortir les efforts déjà déployés lors de leur depart du lit mineur et faciliter leur reconversion hors des lits majeurs en limitant les impads sociaux, économiques et financiers.

Le réduction ne dwra pas provoquer de situation de pénurie susceptible de peser gravement sur les prix de revient de9 industries consommatrices rBoionalt48 et Compromettre leur pérennité.

"

lBll11ffi

- 2 -

Le transfert des extrectlons hors des lits majeurs :

- permettra d'accentuer la présewatlon de sscteurs à,enjeux Ports pour te milieu

- ne devra pas entraîner de consbquences plus graves pour la ressource en eau et

- n&emitem une utilisation économe et rationnelle de8 gmnuiats alluvionnaires qui

Le présent protocole d8fJa les modalité8 de décroissance des extractions dans le lit mqpr des cwrs d'eau de k3 %ion Centre et a pwr vaxtton &Cafre mis en oeuvre par chacun des schémas départementaux des carrihres.

aquatique,

de façon globale pour I'envlronnement. y compris L'Impact des transports,

seront réservés à des usages en mpport avec leur qualité.

. . 1) Q.?w . &If Wantltstif

1.1 - Damaine dbppiicalion

Le présent protocole s'applique B toutes les exploitations situbes dans les llts ma]aurg des rlvidres de Irs. n§gion Centre, la définition du lit majeur étant celle expos&e dans le SDAGE Loire Bretagne

1.2 - R$f$rence

Chaque entreprise concernb (Bvenluellement soCi6t6 M r e et filiale (s)) pfascsntere & la DRlRE une fiche de demande d'établissement de r&f$rence pour chacun de ses siies&cncernés. La r6féreJnce 8et-a coRstitu8e par Sa moyenne des Ventes de Qfanulats extraits dans les exploitaîlons définies cl-dessue au cours des annees 1991-1992-1993 pour chacun des sites en acflvlté sur cette pkriode.

Les ventes des annéee 1990,1994 et 1995 seront également mentionn&es. L'année 1996 sera fournie SI l'entreprise ne dispose Craucune référretnce sur la période 19ES19Ed4 incluse, Elles pourront dire prises en compte, après accord du cornit4 de pilotage défini ci-apres, dans les cas suivants :

- si l'csntreprirte concemécs ne dispose p%s de r4f4rcsnces ou ne dispose que de rétferences partielles pour les années 1991,1982,t993 ;

- SI sur l'une des annites 1991 à 1993, pour I'csnsemble des références de l'entreprise, une baissa d'activité est constatée paf rapport $I sa moyenne 188a'l9Q5. L'année anormalement faible pourra, à la demande de t'entreprise être remplacbe par la moyenne 199011995. Cette modulation ne pourm etre prlae en compte que pour une seule année ;

- 3 -

- si, aur l'une des annbes 91 A 93, pour l'ensemble de8 réiérences de l'entreprise, un accraissement d'activité (supérieur 5 10 %) est constaté par rapport à BEI moyenne 90195. les quantités Bventuelles correspondant B la fourniture de marchés exceptionnels et importants seront écartées.

f .3 - Objectif de &ducfion

La quantita maximale extraite et vendue chaque année pour chaque entreprise sera de : 98 96 de la refkrence en 1997 €6 % de la refbrence en 1998 94 % de la r$t$mnce en 1999 91 % de la &émnce en 2000 8c3 % de la r6férence en 2001

Les entreprlsea poyfont le a 8 etchbant faire valoir les efforis déjà réal ids en mwtibra de substitution auprh du cornits de pilotage.

La réducüon 2001/2006 sera définie en 2000 au vu des rBeultets et enseignements de la première période.

1.4 - Modalités d'eppiirnfion

Chaque entreprise signataire s'engage B adapter sa politique mrnrnercials aux objectifs de rbduction préc8demrnent définis.

i ) La r4féarence s6t &ablie pour chaque entreprise (et ses filiales) i'écheiie de 18 a l o n . Les report$ d'un site sur un autre sont donc possibles, dan6 la limite du tonnage maximum fixé par l'arrêté préfectoral (OU à defaut par l'&de d'impact) de chaque site.

2) Le report sur les années suivantes est possible dans ies conditions ci ap&s . la quanlitb non commercialisée par rapport au plafond de i'année considéfée ( m g 8 de 1'8vontusl report préceklent) poum 4tre reportée, dans la limite de 30 % de ce plafofad (non corrigé), sur les années sulvantes (et dans la limite des tonnages de crPtlgue site)

3) Rans le cas de marchés exceptionnels et importants (grandes Infrastrudures, grands projets) et notamment travaux non planifies irnpwtants pour lesquels la nécessité de la mise et3 oeuvre de, rneitériaux alluvionnaires aura été démontrée, le martre d'ouvrage ou I'entrepnse concernée pourra solliciter du comité de pilotage l'autorisation de quotas supplémentaires Les tonnages ainsi autorisés pour ces chantiers eeront exclus du plafond annuel de I'entreprise

4) Lors du Fachat dune entreprise par une autre, cettte demière disposera de plein drolt des rbférences de i'entreprlse $chet&.

- 4 -

1.5 - ContrBIe des exfracfions

Chaqua entrepritie devra disposer, pour chaque site concerné, d'une bascule et d'une, comptabilité prcOcise des quantités extraites et vendues. Le DRlRE etfecuiem e s conirôies pour s'assurer que les producteurs respectent leum obligations. (.%que entreprise fournira & le ORIRE, au murs du premier trimestre de chaque année, I'btat de ses ventes de l'année préddente pour les sites ccncernée.

2) PbiectifarrâldâtL ' 'f

2. T - Mesures daaiompagnement

II La baisse du rythme de3 extractions augmente la du& de vie des gisements. En conséquence, les demandea de renouvellement d'eutonsation seront trcelt$es fiavantbletment dans la mesure OU l'étude d'impact apportera les réponses positives aux pr$octupation$ éventuellement apparues depuis l'autorisation initiale

2/ Sous les mélmea rdserves de réponses positives 21 l'ensemble des préoccupations environnemeniales, les extensions de sites conduisent à des projeta globaux dei remise en état cohérents seront traitées préfwentielemsnt & de8 Implantations sur de5 eites nouveaux.

3/ Pour faciliter aux entreprises le maintien de leur activité et la TBcM1versiMt progressive des exploitations. I'Etat s'engage alder ces antreprises par certaines actions notamment :

I'Etat devra accompegner financibrernent, lorsque le9 conditions sont réunies, les exploitants dans leurs mutations (FRAC, FDPMI ...).

L'utilisation rationnelle et économe des Branuiais a l l ~ i o n n ~ i ~ 5 pr6occupation mdeure des signataires. L'Etal adoptera. au travers des procédures de ses marchés publics, le recours B des mattiriaux de qualité strictement adaptée à leur utilisation. II reCMTImBnd@r6 aux maiticds d'ouvrages notamment à ses sociétds concessionnaires d'imposw par le biais des cahiers des charges d'appel d'offre, t'utilisation à chaque fois que cela sera techniquement et écunomiquement possible, de materiaux de GUbBtitutIon. il sensibiliwa les collectivltéa territoriales ainsi que le6 maîtres d'oeuvre à I'lnI6rêt du recours éi l'utilisation des matériaux de substitution

L'Etat devra favoriser fermement I'accès aux gisements de substltutian en apportant son concours notamment par une sensibilisation des élus locaux aux enjeux envimnementaux globaux de I'extraction et de i'ufilisation des mettériaux aifuvionrlaires et de substiMIan alnsl que par une Incitation le cas échéant B la revision des documents d'urbrsnisme pour eutoriser les extractions de ces matériaux de substitution

- 5 -

2.2 - Progremme d'études

Compte tenu de la divemit6 des problbmes poshs, les études peuvent avoir un caractere local, départemental, régional, voire interrégional. Les orientations suivantes sont retenues :

- études g6nérales des gisements, des besoins ae consommation et de i'adaptsticm des matériaux de substitution,

- domaine des études en rapport avec des objedifs du present Protocole

Le financement des études sera assure par I'Etat et par le WSefneIfit dunû contribution par les entreprises eyant adh6ré au présent protocole, proportionneIlment à leur r6f6rance. D'autres financemeiPts pourront intervenir, notamment en ptovenence des coliedivités temionales. Les propoeritions rel6veront du cornité de pilotage.

3) - Afin d'assura le bonne gestion des dispositions du présent protocole, il est véé sous l'@ide du Prbfet de Wgion, un comité de pilotage.

3.1 - Constitution

Le comité de pilotage est constitué par :

de Ira Région Csntre (ou son représentant) Prasident, - Le Directeur Régional de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement ou

8on repr&sentant, - Le Directeur RBgionai de l'Environnement ou son représentant, - Le Directeur Régional de FEquipement ou son reprbsentant, - quatre représentants de la profession désignés par I'UNICEM Centre.

En cas de partage des voix, celle du Président sera pfbpondkrante.

3.2 - RBie du cornfi&

Le cornitet de pilotage fera toutes propositions qu'il jugera utile aux Préfets CilWi qu'am commissions départementales de3 carriares de la ROgion pour touies mesures complémentaires ou cas particuliers (avenant au protocole, chantiers exceptionnels, promotion ou accès aux materiaux de substitutio ri...).

I I aura un &le d'appai et d'mbitrage en cas de différend ou de dlfiicultés touchant aux références, plafonds annuels d'extractlon si reporta. II sera saisi des dernondes de fourniture hors quota des marchés exceptionnels et importants

-6-

II se &unira au moins deux fois par Lin. Ses membres pourront avoir, avec l'accord de I'explOitant, Connsissaw en tant que da beeoin des chiffres des ventes dm entreprises ccncern4ee.

II examinera le r6s1.M de la d&XOiSS-, les problemes posés et pourra faire toutes propositione :

. en rnetiére de révision, d'affinement ou d'inflexion des objectifs (pbriade 1897- 2001). notamment en fondion de l'incidence éventuelle sur les extractions du résultat des études menées dans le cadre du Plan Loire Grandeur Neiure et de I'article 10 du contrat de plan interr4gtonal du Bassin Parisien,

- en matière de pzogzamme de réduction pour les annees 2W112OoB.

- en mati6re d'études et de financement.

Signé & Orléans, le 26 novembre îs96

Le Pré$Id@nr Le Prtltrjt de let RegyaRGentre

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