Tp 02 Essai De Proctor 5g41b

INTRODUCTION : Anciennement, lorsqu’un sol était inadéquat pour er une route ou un bâtiment, on pouvait se permettre de choisir un autre site sont le sol présentait des caractéristiques supérieures. De nos jours, il est souvent nécessaire d’adapter les fondations d’un ouvrage au type de sol sur lequel il sera construit, ou encore d’améliorer la qualité du sol. Cette dernière mesure porte le nom de stabilisation des sols ; elle représente parfois la solution la plus économique, particulièrement dans le cas des routes. Il existe plusieurs méthodes de stabilisation des sols, parmi les plus connues figurent l’addition de produits chimiques dans le sol, l’utilisation de remblais de surcharge et de compactage cette dernière méthode est plus économique elle est utilisée dans la plupart des ouvrages en terre. Notre TP comportera sur le compactage de surface, puisque c’est la méthode de stabilisation la plus couramment employée. Nous nous intéresserons d’abord les essais de laboratoire servant à contrôler la qualité du compactage. Puis, nous déciderons l’équipement utilisé lors du compactage en surface, ainsi que les principaux facteurs qui influent sur ce type de compactage.

Essai de compactage Les principaux types d’essais de compactage en laboratoire pratiqués sont : - les essais Proctor ; - l’essai à la table vibrante. Notre TP se rapporte uniquement sur l’essai Proctor.

1. Définition : C’est l’ensemble des opérations mécaniques qui conduisent à accroître la densité en place d’un sol. Il augmente la compacité du sol, donc réduit ses possibilités de déformation et améliore sa capacité portante. Il agit en réduisant presque instantanément le volume du sol, essentiellement par réduction de volume des vides remplis d’air. Le compactage est gouverne par quatre facteurs :  Le poids volumique sec du sol.  La teneur en eau du sol.  L’énergie de compactage.  Le type de sol.

2. But de l’essai : L’essai Proctor a pour but de déterminer la teneur en eau optimale ( ) pour un sol de remblai donné à laquelle doit être compactée cette sol pour obtenir la densité sèche maximum (γd) et des conditions de compactage fixées, qui conduit au meilleur compactage possible ou encore capacité portante maximale. Les caractéristiques de compactage Proctor d'un matériau sont déterminées à partir des essais dits : Essai Proctor normal ou Essai Proctor modifié.

3. Principe de

L'essai :

Le principe de ces essais consiste à humidifier un matériau à plusieurs teneurs en eau et à le compacter, pour chacune des teneurs en eau, selon un procédé et une énergie conventionnels. Pour chacune des valeurs de teneur en eau considérées, on détermine la masse volumique sèche du matériau et on trace la courbe des variations de cette masse volumique en fonction de la teneur en eau. , appelée courbe Proctor. L’essai consiste à compacter dans un moule normalisé, à l’aide d’une dame normalisée, selon un processus bien défini, l’échantillon de sol à étudier et à mesurer sa teneur en eau et son poids spécifique sec après compactage. L’essai est répété plusieurs fois de suite sur des échantillons portés à différentes teneurs en eau. On définit ainsi plusieurs points de la courbe Proctor. Pour ces essais on peut utiliser, selon la finesse des grains du sol, deux types de moules : o Le moule Proctor : moule intérieur = 101,6 mm / H = 117 mm (sans rehausse) Volume Proctor = 948 cm3

o Le moule CBR : moule = 152 mm / H = 152 mm (sans rehausse) dont disque d’espacement de 25,4 mm d’épaisseur, , soit une hauteur hutile = 126,6 mm Volume CBR = 2 296 cm3 Avec chacun de ces moules, on peut effectuer deux types d’essai (choix par rapport à l’énergie de compactage) : L’essai PROCTOR NORMAL, L’essai PROCTOR MODIFIE. Le choix de l’intensité de compactage est fait en fonction de la surcharge que va subir l’ouvrage au cours de sa durée de vie :  Essai Proctor normal : Résistance souhaitée relativement faible, du type remblai non ou peu chargé. NB : Le Proctor normal est utilisé généralement pour les études de remblais en terre (barrage- digues ou le compactage est moyennement poussé).  Essai Proctor modifié : Forte résistance souhaitée, du type chaussée autoroutière. NB : Le Proctor modifié correspond au compactage maximum que l’on peut obtenir sur chantier avec les rouleaux à pied de mouton. Il est utilisé pour le compactage des matériaux destinés à constituer la fondation ou le corps de chaussées des routes et des pistes d’aérodromes.

Le tableau ci-dessous résume les conditions de chaque essai selon le moule retenu

Moule Proctor Proctor normale

Nombre de couche Nombre de coup par couche Poids de couche (g) La masse de l’échantillon (Kg) Masse de la dame (kg) Hauteur de chute (cm) Energie de compactage (Kj/m3) Volume (cm3) grosseur des gros grains

Moule CBR

Proctor modifié

Proctor modifié

Proctor normale

3

5

3

5

25

25

55

55

650

400

650

400

2,5

5

2,490

4,540

2,490

30,50

45,70

30,50

587

2680

533

4,54 0 45,7 0 2435

948

2 296

5 mm

20 mm

Matériel utilisé -Moule CBR (Øint. =15,2cm ; H =15,2 cm, Va = 2 296cm³). -Dame Proctor modifié (un mouton =5,5kg ont la hauteur de chute = 45,7cm). -Règle à araser, -Disque d’espacement, -Bacs d’homogénéisation pour préparation du matériau, -Tamis t 20 mm (contrôle et écrêtage le cas échéant de l’échantillon), -Truelle, spatule, pinceau, etc.… -Eprouvette graduée 150 ml environ (pour l’eau), -Petits récipients (mesures des teneurs en eau), -Balance portée 20 kg, -Balance de précision 200 g, -Etuve 105°C

-

Burette à huile.

Mode opératoire (Fig.2)

Le matériau à étudier est tamisé « granulométrie < 20mm par tamisage ».  Prendre environ 5,5Kg de notre matériau  Ajouter pour chacun une quantité d’eau pour avoir le teneur en eau (6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%).  Placer la hausse sur le moule et donner 55coups pour chaque couche.  Compacter le sol en trois 05 couches de marnes à avoir la dernière débordant légèrement le haut de moule.  Enlever la hausse et araser soigneusement le haut du moule.  Peser le moule avec le sol.

Densité sèche γd

γdmax

 On prend de chaque cotés (au dessus et au dessous) de ce moule une quantité (environ de 150g) pour la détermination de la teneur en eau.  Répéter l’essai pour des teneurs en eau croissante.  Mettre les tares dans l’étuve de 105°C pendant 24heures.  On faite l’essai 3 fois.  Après compactage, on pèse le moule et on détermine la teneur en eau du matériau, ce qui permet de calculer le poids volumique sec. Le résultat de l’essai se traduit par un point de la courbe.  Après ces calculs on e à la construction de la courbe représentative de la variation de la poids volumique sèche γd en fonction de la teneur en eau f() = d (voir la courbe ) et on tire d max et opt .  On recommence en augmentant chaque fois la teneur en eau, et l’on obtient ainsi une série de points qui dessinent la courbe A.A.S.H.O.

Optimum Proctor.

Teneur en eau 

Résultats obtenus « Diagramme Proctor. » Essai Proctor modifiée Teneur en eau Opm : 10% Densité sèche maximum : 1.85

Poids d’eau ajoutée Poids total humide Poids du moule

0.8% (440g) 10402 6047.5

10% (550g) 10721 6047.5

12% (660g) 10575 6047.5

Poids du sol humide Poids du sol sec Volume du moule Densité sèche Poids total humide Poids total sec Poids de la tare Poids de sol humide Poids du sol sec Poids de l’eau Teneur en eau

4354.5 4027.46 2295 1.75 125.8 117.7 18 107.8 99.7 8.1

4673.5 4241.7 2295 1.85 105.5 97.5 18.9 86.6 78.6 8

4527.5 4047.1 2295 1.76 115.8 105.5 18.7 97.1 86.8 10.3

8.12

10.18

11.87

Calcul de poids volumique : 

Poids humide de l’échantillon compacté : Ph = Pth-Pm



2 Calcul de volume V tel que : V       h où :  2

=10,16cm (diamètre de moule Proctor) h=11,7cm (hauteur de moule Proctor). donc :V=3,14  (5,08)2  11,5=948,075cm3=948,075  10-3 m3. 

.

Poids volumique :   P h V

γ donc Calcul de γ d 1ω



Calcul de la teneur en eau (ω ) du sol compacté : Poids d’eau : Pe=Ph-Ps



La teneur en eau des échantillons prélevés :

ω  Pe 100 Ps

Analyse de la courbe et interprétation des résultats : ( voir graphe) On remarque que les résultats pour une teneur en eau de 8 et 12 % sont des résultats erronés car ils ne peuvent pas appartenir à la courbe, cela est du à quelques erreurs commises par les manipulateurs pendant les mesures. En ce qui concerne l’interprétation de la courbe on remarque que plus ont fait varier la teneur en eau de l’échantillon et que l’on représente graphiquement la variation de d en fonction de  , on obtient une courbe en cloche qui présente

un point haut que l’on appelle optimum Proctor  d opt = 1.85 KN/ m3 pour une teneur en eau égale à 10% . On peut expliquer ce phénomène de la manière suivante : lorsque la teneur en eau est élevée, l’eau absorbe une importante partie de l’énergie de compactage sans aucun profit, de plus elle prend la place des grains solides, par contre lorsque la teneur en eau est faible, l’eau a un rôle lubrifiant non négligeable et la densité sèche augmente avec la teneur en eau. Sur le versant gauche de la courbe, appelé versant sec, le volume des vides est occupé par de l’eau et de l’air. Sur le versant droit, appelé versant mouillé, l’eau occupe pratiquement tous les vides, ce qui facilite les déformations par cisaillement. Il est à noter que le compactage peut être influencé par l’énergie qui lui est fourni et la nature du sol qui est compacté.

Conclusion : On peut conclure que la maîtrise du compactage est un atout pour l’ingénieur sur chantier, car sa maîtrise permet d’économiser de l’argent et surtout donner

une meilleure stabilité au sol ce qui veut dire sécurité pour le futur ouvrage. Malgré cela le compactage demeure une technique assez délicate car elle dépend de plusieurs paramètres comme la nature du sol qui nous donne par exemple une courbe en cloche assez aplatie pour un sable tandis qu’elle présente un maximum très marqué pour une argile plastique ,lorsque cette dernière c’est à dire la courbe de compactage est aplatie ,le compactage est peu influencé par la teneur en eau ,les matériaux de se genre constituent les meilleurs remblais ,donc on peut dire que le compactage est primordial pour n’importe quel travail sur chantier surtout pour la géotechnique routière à condition de respecter certaines règles strictes De cette technique .

4- on met la 1ere partie de l’échantillon dans le moule

2- on mélange l’eau + l’échantillon

3- on devis l’échantillon sur 3 parties

1- on pèse le moule vide et sans la Collet

6- en refait les deux opérations (3 et 4) pour les deux parties restantes de l’échantillon

888888888888888888

8- on pèse le moule +l’échantillon compacte et sans la Collet

7- on enlève la Collet et on rase la partie

Fig. : 2

5- on dame la 1ere partie de l’échantillon avec 25 chutes de hauteur constante de marteau

3- On met les échantillons dans un four pendant 24heurs

1-On enlève un échantillon de la partie supérieur 2- On pèse les échantillons humides

4- On pèse les échantillons secs

888888888888888888

On enlève un échantillon de la partie inférieur

 Remarque : Lorsque le terrain est assez argileux, il est nécessaire pour avoir une humidification bien uniforme, de laisser reposer l’échantillon de sol.  Rappel : poids du sol sec

- poids volumique sec :  d  volume de l'échantillon

  Ph V

ω  Pe 100 Ps Il existe donc une teneur en eau particulière ω optimum notée ωopti pour laquelle le compactage conduit a un poids volumique γd maximum.  poids secpoids humide - teneur en eau : ω  poids du sol sec

L’essai Proctor permet de déterminer ces conditions particulaires.