Caractérisation et quantification des éléments perturbateurs de prise lors du traitement des sols

Effects of potential deleterious chemical compounds on soil stabilisation

• Auteur / Autrice : Tangi Le Borgne
• Direction : Farimah Masrouri, Olivier Cuisinier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique - Génie civil
• Date : Soutenance le 28/01/2010
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire environnement géomécanique et ouvrages (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Petit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farimah Masrouri, Olivier Cuisinier, Christophe Petit, Jean-Claude Verbrugge, Jean-Pierre Magnan, Claude Aimé
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Claude Verbrugge, Pierre-Pierre Magnan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Chaulage

Mécanique des sols

Génie civil

Mots clés libres

Sols

Traitement à la chaux et/ou au liant hydraulique

Nitrate

Chlorure

Phosphate

Composé soufré

Conditions de cure.

Soils

Nitrate

Sulphate

Lime and/or cement stabilisation

Condition of cure

Phosphate

Chloride

Résumé

Pour améliorer les sols possédant des caractéristiques mécaniques faibles, il est possible d’utiliser un traitement à la chaux et/ou au liant hydraulique. Dans certains cas, ce type de traitement est inefficace en raison de la présence dans le sol de perturbateurs. Cependant, sauf dans le cas des composés soufrés, il existe très peu de données sur la perturbation due à d’autres composés chimique, comme par exemple les fertilisants utilisés en agriculture. Dans ce contexte, une étude a été entreprise pour identifier clairement l’influence de composés chimiques réellement perturbateurs de la prise (performance à court terme), à la fois géotechniquement et physico-chimiquement. Des éléments chimiques ont été ajoutés aux sols étudiés, à différentes concentrations, puis les variations de paramètres géotechniques et physico-chimiques ont été mesurées pour les sols perturbés ou non. Nous avons ainsi étudié les effets de quatre composés chimiques : le sulfate, le chlorure, le phosphate, et le nitrate, sur deux sols différents, un limon et un sable, traités par deux liants hydrauliques différents. Le gonflement volumique, la résistance à la compression simple, et à la traction indirecte ont été mesurés pour évaluer les effets de chacun des composés considérés sur les propriétés mécaniques des sols traités. Ces mesures seront complétées par des observations microtexturales (MEB), minéralogiques (DRX) et chimiques. Cette étude permet de mettre en évidence les difficultés de déterminer si un élément est perturbateurs ou non du traitement des sols, sans considérer un système intégrant la nature du sol, la nature des liants, l’élément chimique et sa concentration, et enfin les conditions d’essai

To improve soils with poor mechanical properties, it is possible to use a treatment with lime and/or hydraulic binder. But, in some cases, this type of treatment can be totally ineffective. For example, deleterious chemical compounds in the ground can alter the hardening reactions of the binder. However, except in the case of sulphate, there are few studies dealing with the potential influence of other chemical compounds like, for example, agricultural fertilizers. In this context, the aim of this paper is to characterise the effects of chloride, phosphate, nitrate, and sulphate on soil treatment. A suitable soil for stabilisation was mixed with one deleterious compound at a given concentration, similar to its concentration in a soil. The geotechnical and physicochemical parameters were determined, both for the disturbed and the undisturbed soils, allowing the quantification of the influence of each compound taken separately. The action of each supposed deleterious compound was evaluated by determining the swelling, the diametral compression strength, and the unconfined compression strength. These experiments were supplemented by microstructural, mineralogical, and chemical observations. Such evaluation was performed with two soils, a silt and a sand, and two different hydraulic binders. The results showed that fertilizers tend to lower the mechanical characteristics of the silt, but, the soils are still suitable for soil stabilisation. The study do not evidenced any impact of chloride on the mechanical behaviour of the tested soils. The presence of a given chemical compound at a given concentration in the soil is not sufficient enough to determine the suitability of the soil for a treatment