Détermination des propriétés mécaniques des sols traités aux liants hydrauliques par essai de traction indirecte (essai brésilen)

Domaines de travail (1)

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Le principe de l’essai de traction indirecte consiste essentiellement à effectuer un essai de compression diamétrale sur une éprouvette de sol traité compactée et conservée pendant une période déterminée.

L’essai de traction indirecte, aussi appelé «essai brésilien», est un essai de laboratoire permettant de déterminer la résistance à la traction indirecte (Rit) des sols traités aux liants hydrauliques. Les essais sont réalisés selon la norme européenne EN 13286-42. La résistance à la traction indirecte permet de déduire la résistance à la traction (directe), plus difficilement mesurable.

Comme indiqué dans le Code de bonne pratique pour le traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques (R81/10), la valeur de résistance à la traction indirecte, Rit, permet de vérifier la tenue au gel d’un sol traité. En effet, lorsque le sol traité joue le rôle de couche de (sous-)fondation, celui-ci est susceptible d’être soumis à l’action du gel et doit donc être suffisamment résistant au gel. Pour déterminer si le sol traité est résistant à l’action du gel, il a été établi empiriquement que la résistance à la traction indirecte Rit déterminée après 60 jours, ou à l’âge correspondant à la date d’apparition présumée du gel sur chantier, devait être supérieure à 0,25 MPa.

A l’aide d’un équipement spécifique composé de capteurs de déplacement, cet essai permet également de déterminer le module d’élasticité et le coefficient de Poisson des sols traités. Le mode opératoire est décrit dans la norme EN 13286-43. Le module d’élasticité E et le coefficient de Poisson ν sont des paramètres nécessaires pour le calcul de dimensionnement de chaussée. La connaissance du comportement en déformabilité des sols traités, via l’essai de traction indirecte, permet dès lors d’envisager des économies grâce à un dimensionnement plus précis. Bien que cette pratique ne soit pas encore courante en Belgique, des exemples en dehors de nos frontières ont mis en évidence l’intérêt pratique de ces calculs de dimensionnement basés sur le module d’élasticité et sur le coefficient de Poisson des sols traités.

Lorsqu’un traitement de sol est envisagé pour une utilisation en couche de (sous-)fondation, les essais de traction indirecte doivent être réalisés d’une part lors de l’étude préalable et d’autre part lors des contrôles après exécution de la couche de sol traité.

L’étude préalable permet de définir si le traitement est indiqué ou non et de déterminer le dosage en liant à appliquer. Des essais sur des éprouvettes conservées à différents temps de cure (28, 60 et 90 jours généralement) permettent de prévoir le comportement à long terme du matériau. Les calculs de dimensionnement permettent eux de définir l’épaisseur de la couche de sol à traiter, ainsi d’ailleurs que l’épaisseur de l’ensemble de la structure.

Le mélange de sol traité en place doit être contrôlé par la confection d’éprouvettes à l’optimum Proctor Normal en laboratoire. La résistance à la traction indirecte est alors déterminée sur trois éprouvettes après 60 jours de cure à 20°C. La valeur moyenne des trois éprouvettes Rit doit être supérieure à 0,25 MPa.

Pour l’essai de traction indirecte, selon la norme EN 13286-42, le CRR dispose de l’équipement suivant:

  • une presse 250 kN pilotée par ordinateur,
  • trois capteurs de forces: 10 kN, 50 kN et 250 kN;
  • un capteur de déplacement – course : 10 mm;
  • des moules nécessaires à la confection des éprouvettes (diamètre = 5 cm, h = 5 cm et diamètre = 10 cm, h = 10 cm).

Pour la détermination du module d’élasticité et du coefficient de Poisson selon la norme EN 13286-43, en plus de l’équipement cité ci-dessus, les éléments suivants sont également nécessaires:

  • un extensomètre pour éprouvette diamètre = 5 cm, h = 5 cm;
  • un extensomètre pour éprouvette diamètre = 10 cm, h = 10 cm;
  • quatre capteurs de déplacement – course: 2 mm.