Traitement des sols aux liantshydrauliques : aspects geotechniques et physico-chimiques des pertubations de la solidification

Soils treatment with hydraulic binders physicochemical and geotechnical investigations of chemical disturnances

• Auteur / Autrice : Lucile Saussaye
• Direction : Mohamed Boutouil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anions inorganiques

Analyse géochimique

Chaussées -- Sous-revêtements

Ciment

Chaux

Sols -- Stabilisation

Mécanique des sols

Résumé

Le traitement des sols aux liants hydrauliques (chaux, ciment…) est un procédé de plus en plus pratiqué par les entreprises du BTP en technique routière. Il améliore les propriétés géotechniques et mécaniques des sols dits « médiocres » in situ. Les guides techniques « Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques » (SETRA-LCPC, 2000 et 2007) présentent les méthodologies d’études géotechniques en laboratoire et in situ afin d’atteindre les performances requises. Cependant, l’analyse du retour d’expérience montre un certain nombre de perturbations du traitement tels que des gonflements. La présente thèse s’intéresse à : -la caractérisation physico-mécanique et physico-chimique de 3 sols types de la région Basse-Normandie avant et après un traitement mixte ; -la détermination de seuils de perturbations de la solidification dues à la présence des anions Cl-, SO42-, NO3-, PO43-dans le sol. Les concentrations seuil sont recherchées tant du point de vue des performances mécaniques que de la stabilité structurelle. A l’échelle microscopique, les perturbations sont étudiées à l’aide des analyses physico-chimiques et microstructurales des sols dopés. Il apparaît que les quatre anions présentent un potentiel de perturbation de la solidification dont l’expression diffère selon le sol, le traitement considéré, la forme chimique de l’anion, sa concentration, les conditions de cure et le type de sollicitation. Si l’introduction dans le sol d’un anion unique ne remet pas en cause une réutilisation du sol traité en techniques routières, les simulations d’interactions des anions révèlent des cas d’inaptitude fortement préjudiciables, dont le contrôle doit être poursuivi.

The reuse of soils after adding binder agents is becoming more and more applied. This treatment technique results in the improvement of the physical and mechanical characteristics of the soils, allowing them to be reused in several geotechnical applications. The technical guides ''Soils treatment with lime and/or hydraulic binders'', (SETRA-LCPC, 2000 and 2007) present the geotechnical investigation methodologies in the laboratory and in situ. However, the analysis of the experience feedback analysis shows some disturbances such as swelling. This research work investigates the influence of assumed disruptive chemical compounds thanks to: -the physicomechanical and physicochemical characterisation of 3 soils of the Normandy region before and after treatment; -the determination of the thresholds of solidification disturbance due to the presence of anions Cl-, SO42-, NO3-, PO43- in soils. The concentrations thresholds are evaluate both from the mechanical performances and the structural stability point of view. At the microscopic scale, the disturbances are studied by the physicochemical and microstructural analyses of the spiked soils. It seems that the four anions have a disturbance potential. But their influence depends to the soil, the treatment, the chemical form of the anion, its concentration, the cure conditions and the geotechnical test. If the introduction of one single anion in the soil doesn’t prevent a reuse of the treated soil in road construction, the simulations of the anions interactions reveal harmful cases of unsuitability, opening on a new approach on the understanding of the solidification disturbances.