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Wikigeotech:Compacteurs

De Wikibardig
Compacteur vibrant à monocylindre. Opération de compactage du remblai expérimental de Terdouest, Héricourt
La réalisation des ouvrages en terre en s'assurant de leur stabilité dans le temps repose sur une tâche indispensable qui consiste à compacter les matériaux mis en œuvre. La pratique des terrassements a prouvé que la réduction des vides grâce au compactage jusqu'à atteindre une valeur minimale de taux de compactage, assure la stabilité des remblais et autres ouvrages en terre vis-à-vis de leur tassement propre et de leur déformabilité.

Les entreprises font appel à une large panoplie d'engins (NF P98-705[1] permettant de s'adapter à différentes situations de chantier. La norme . Le GTR de 1992[2] est un document faisant consensus et référence dans la profession pour définir les règles de compactage des sols et des roches pour la réalisation des remblais d'infrastructure. Le Guide de remblayage des tranchées de 1994[3] complète ces règles avec l'utilisation de petits compacteurs.
Ces documents définissent les données relatives au classement des compacteurs et les règles applicables pour densifier les matériaux. Les méthodes de densification reposent principalement sur trois types d'action :

  • le compactage par vibration
  • le compactage statique
  • le compactage par pétrissage

La norme NF P98-736[4] regroupe les compacteurs les plus courants dans huit groupes :

  • Groupe 1 : compacteurs statiques.
  • Groupe 2 : compacteurs à pneumatiques.
  • Groupe 3 : compacteurs vibrants (L ≥ 1,3 m).
  • Groupe 4 : compacteurs mixtes.
  • Groupe 5 : compacteurs vibrants à pieds (L > 1,3 m).
  • Groupe 6 : compacteurs vibrants (L < 1,3 m).
  • Groupe 7 : pilonneuses.
  • Groupe 8 : plaques vibrantes.

Sans compter les compacteurs fabriqués pour des besoins spécifiques qui ne sont pas pris en compte dans cette classification comme par exemple : les roues vibrantes pour tranchées étroites (L < 0,30 m), les plaques vibrantes montées en bout de flèche de pelle...

Il est important de préciser qu'il existe d'autres modalités d'actions de densification des sols utilisées en génie civil tels que le compactage dynamique, le compactage par méthodes géophysiques, le compactage par drainage ... mais aucune n'est appliquée en terrassement pour la réalisation des ouvrages en terre : ce sont des méthodes utilisées pour traiter les sols supports d'ouvrage et améliorer leurs caractéristiques en place sans avoir à les substituer.


Sommaire

Les compacteurs vibrants à cylindre lisse Vi ou VMi

tableau de classification des compacteurs à cylindre établi par le Centre d'Expérimentation Routière en 1992
Ce sont les engins les plus fréquents sur chantier. Ils compactent les sols par vibration et correspondent au groupe 3 de la norme NFP 98-736[4]. Le cylindre est équipé d'un balourd désaxé qui vibre selon une certaine fréquence. La vibration générée par l'ensemble contribue à densifier les sols par un mécanisme complexe de ré-arrangement des grains entre eux déplacés par saltation et remis en place sous la contrainte de la bille.

La classification des compacteurs vibrants est basée sur l'amplitude de la vibration (A0) et sur la masse rapportée au mètre linéaire de la bille (M/L). On distingue ainsi à ce ce jour, cinq classes de compacteurs vibrants, de V1 à V5 (ou aussi VMi pour vibrant mono-cylindre et VTi pour vibrant tandem). L'application de la charge est équivalente à un aller pour cet engin (N/n = 1). Le contrôle portera sur la masse réelle de l'engin et sur l'amplitude de vibration du balourd, contrôlé à droite et à gauche de l'engin. Cette opération est codifiée et précisée dans la norme NF P98-761[5]. Il est également important de vérifier les outils permettant de réaliser le contrôle par la méthode Q/S qui sont reportés sur le disque de contrôle si l'engin est équipé d'un contrôlographe et qui permettent de mesurer l'enregistrement de la vitesse et la distance réellement parcourue. Le Guide conception des terrassements Fascicule 3 Méthodes d'essais[6], précise le moyen d'y arriver.

Les compacteurs à pneus Pi

compacteur à pneu. Opération de compactage de couche de forme traitée à Châteaudun (Photo Cerema Blois)
Bien que de moins en moins présents sur les chantiers de terrassement, il est toujours intéressant de pouvoir connaître les règles concernant l'utilisation de ces engins qui compactent le sol grâce à une action statique exercée par le poids de l'engin et plus particulièrement par la charge rapportée à chaque roue quelquefois notée CR.

On distingue 3 classes de compacteurs à pneus, notés Pi, toutes distinguées par la charge rapportée à la roue. La norme [7] détaille les classes :

  • P1 : la charge par roue est comprise entre 25 et 40 kN
  • P2 : la charge est comprise entre 40 et 60 kN
  • P3 : la charge est supérieure à 60 kN

Le recouvrement des roues permet de considérer que la surface compactée lors d'un passage de l'engin correspond à une application de charge (N/n=1). La largeur efficace est limitée à la largeur du plus petit nombre de roues.
Le contrôle de l'engin portera sur sa masse réelle, le lestage des roues, la pression de gonflement des pneumatiques.
Leur utilisation est de plus en plus limitée car leur inconvénient majeur réside dans leur centre de gravité très haut qui peut les faire basculer facilement, et sur la faible visibilité en cabine du chauffeur, situé très haut par rapport au sol avec beaucoup d'angles morts. De ce fait, on les trouve principalement pour l'exécution des couches en fin de terrassement : l'arase de terrassement ou la couche de forme, pour des travaux de finition ou de fin de réglage.

Les compacteurs vibrants à pieds dameurs VPi

compacteur vibrant à pied dameur. Opération de compactage du remblai expérimental de Terdouest, Héricourt
Le compacteur utilise à la fois les avantages de la vibration et du pétrissage grâce aux motifs présents sur la bille. Leur classification distingue les VP1 à VP5. Le tableau des compacteurs vibrants est également valable pour classer ces engins.

L'application de la charge est équivalente à un aller pour cet engin (N/n = 1). Le GTR[2] précise que les modalités de compactage ne diffèrent de celles des vibrants lisses qu'à partir de la classe VP3. Elles sont établies en recherchant le bénéfice tiré à la fois de la vibration et des pieds dameurs. Par rapport aux vibrants lisses de même classe, ceci s'obtient à la vitesse la plus élevée et pour une épaisseur plus faible. Cela conduit à augmenter le Q/S et donc à augmenter le rendement. Le contrôle portera sur la masse réelle de l'engin et sur l'amplitude de vibration du balourd, contrôlé à droite et à gauche de l'engin, ainsi que sur l'enregistrement de la vitesse et la distance réellement parcourue telle qu'elle peut être reportée sur le disque de contrôle si l'engin est équipé d'un contrôlographe.

Les compacteurs statiques à pieds dameurs SPi

Compacteur statique à pied dameurs aussi appelé tamping. Opération de compactage de couche de forme - Cerema Toulouse
Les compacteurs statiques à pieds dameurs augmentent la densité des sols par pétrissage. Les reliefs présents sur la bille pénètrent dans le sol et diminuent les vides grâce à l'action de pétrissage. Ce sont des compacteurs très peu présents sur les chantiers alors qu'ils ont paradoxalement les rendements les plus élevés et une qualité de compactage indéniable pour les ouvrages réalisés avec des matériaux fins argileux.

le classement est établi sur la base de la masse par unité de largeur des cylindres (M/L) :

  • SP1 : M/L est compris entre 30 et 60 kg/cm
  • SP2 : M/L est compris entre 60 et 90 kg/cm

La vitesse maximale est à privilégier pour rechercher le maximum d'efficacité (de 10 à 12 km/h). Les premières passes sont souvent à vitesse faible (2 à 3 km/h) mais au final la vitesse moyenne à privilégier ne devrait pas être inférieure à 6 km/h. Si la vitesse moyenne est inférieure à la vitesse moyenne préconisées dans les tableaux du GTR, il convient d'en tenir compte pour réévaluer le débit.
Pour les compacteurs équipés d'une lame, la part de temps consacrée au poussage et au régalage des sols n'est pas prise en compte dans le compactage. Pour ces engins, l'application de la charge est doublée lors d'un passage du fait de la présence des roues à l'avant et à l'arrière (N/n = 2). La consigne de compactage telle qu'elle figure dans le fascicule 2 du GTR[2] doit être divisée par 2 pour traduire en nombre de passe.
L'équivalent du nom en anglais est "tamping" ou "tamping roller"[8]. Le terme "pied de mouton" est utilisé indifféremment pour les statiques ou les vibrants à pieds dameurs.

Références utilisées

  1. AFNOR (1992). NF P 98-705. Matériels de construction et d'entretien des routes - Compacteurs - Terminologie et spécifications commerciales.
  2. 2,0, 2,1 et 2,2 LCPC – Sétra (1992). Réalisation des remblais et des couches de forme – Volume 1 et 2.
  3. LCPC-Sétra. 1994. Guide de remblayage des tranchées et de réfection de chaussées.
  4. 4,0 et 4,1 AFNOR (1992). NF P98-736. Matériel de construction et d'entretien des routes. Compacteurs - Classification
  5. AFNOR (1992). NF P98-761. Matériel de construction et d'entretien des routes - Compacteurs - Évaluation du moment d'excentrique.
  6. Sétra (2007). Conception et réalisation des terrassements. Fascicule 3 : méthodes d'essais. 44 pages. Réf. 0702-3
  7. AFNOR (1991). NF P 98-760. Matériel de construction et d'entretien des routes – Compacteurs à pneumatiques – Évaluation de la pression de contact au sol. Édition AFNOR
  8. Dictionnaire routier de l'AIPCR[1]
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