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Wikigeotech:Objectifs de compactage

De Wikibardig

Sommaire

L'objectif de compactage

On distingue classiquement 3 objectifs de compactage en terrassement :

  • un objectif q5 : cet objectif est en général fixé pour certaines zones d'enrobage des canalisations enterrées[1]. Il peut également être demandé pour la réalisation des remblais payagers, des merlons, des dépôts définitifs ou non, pour lesquels il n'est souvent rien demandé en terme d'objectif de compactage. Soulignons que pour ces ouvrages, il y a une certaine tolérance pour de légères déformations en surface.
  • un objectif q4 : cet objectif est en général celui que l'on fixe pour les remblais de petite et grande hauteur, les purges, les substitutions, les parties inférieures de remblai de tranchée[2] (PIR), la Partie Supérieure des Terrassements (PST)
  • un objectif q3 : généralement demandé pour la réalisation des couches de forme, des remblais contigus aux ouvrages d'art[3], certaines bêches de pied de remblai, certaines base de remblai de très grande hauteur (>15m).
figure : illustration du gradient de densité ρd qui se manifeste dans une couche compactée en fonction de la profondeur Z. ρdm correspond à la valeur de la masse volumique moyenne sur toute la hauteur de la couche. ρdfc correspond à la valeur de masse volumique obtenue au niveau des 8 cm correspondant au fond de couche.

Tous ces objectifs sont définis en référence à une valeur cible qui est celle obtenue par l'essai Proctor Normal[4]. Cet essai réalisé en laboratoire sur la fraction 0/20 mm du sol (en général) détermine le couple de teneur en eau et masse volumique sèche qualifiés d'optimum, tous deux obtenus pour l'énergie de compactage normale pour les ouvrages de terrassement, soit wOPN (en %) et ρdOPN (en t/m3) ou pour l'énergie de compactage modifiée pour les ouvrages d'infrastructures de type route ou ferroviaires, soit wOPM et ρdOPM.

L'objectif à obtenir est ensuite vérifié in situ par rapport à deux mesures :

  • la mesure de masse volumique moyenne obtenue sur toute la hauteur de la couche compactée dénommée ρdm ; cette valeur est la plus facile à mesurer sur chantier ;
  • la mesure de masse volumique fond de couche, mesurée sur les 8 cm constitués par la base de la couche ρdfc. Cette dernière mesure est considérée comme la principale performance à obtenir pour garantir l'objectif de compactage.

Il existe deux autres objectifs de compactage[5] utilisés pour définir la qualité des structures de chaussées ou de voies ferroviaires qui sont :

  • l'objectif q2 pour les structures d'assises (couche de fondation, couche de base, sous-couche ferroviaire)
  • l'objectif q1 pour les couches de roulement


objectif q5

Apparu en 2007[1] à la suite du guide Remblayage des tranchées[2] pour compléter les besoins de définition de mise en œuvre des parties d'ouvrage pouvant difficilement être compactés en respectant l'objectif q4.

  • ρdm = 90 % de ρdOPN
  • ρdfc = 87 % de ρdOPN

objectif q4

Définit classiquement pour les remblais, il correspond à :

  • ρdm = 95 % de ρdOPN
  • ρdfc = 92 % de ρdOPN.

Cet objectif de compactage permet d'assurer la stabilité interne de l'ouvrage en terre et permet d'éviter des tassements différentiels ou l'apparition de flashes. Les tassements différentiels peuvent se traduire par des fissures lorsqu'ils sont trop importants ou lorsqu'ils se manifestent au contact entre deux ouvrages différents.

objectif q3

Demandé pour les parties d'ouvrage nécessitant un surcroit d'énergie de compactage comme par exemple la couche de forme. Ce surcroît d'énergie permet d'obtenir, en plus de la stabilité interne, des objectif de comportement mécanique, souvent caractérisés par des mesures de portance (ou module de déformabilité) ou de résistance mécanique. Il est définit pour :

  • ρdm = 98,5 % de ρdOPN
  • ρdfc = 96 % de ρdOPN

Il est intéressant de noter que l'objectif fond de couche est celui qui est imposé comme objectif de compactage des éprouvettes utilisées pour la caractérisation des matériaux traités à la chaux et/ou aux liants hydrauliques (GTS[6]).

objectif q2

Défini par la norme NF P98-115, cet objectif apparaît notamment dans le guide de Remblayage des tranchées[2] et réfection des chaussées pour assurer l'autonomie du document par rapport à la remise en œuvre des structures de chaussées surmontant la tranchée.

  • ρdm = 97 % de ρdOPM
  • ρdfc = 95 % de ρdOPm

objectif q1

Rappelé à titre indicatif, cet objectif n'est jamais exigé en terrassement, mais il correspond aux valeurs cibles suivantes :

  • ρdm = 100 % de ρdOPM
  • ρdfc = 98 % de ρdOPm

Comment évaluer l'obtention de l'objectif de compactage ?

Il existe un certain nombre d'essai qui permettent de contrôler la qualité de compactage obtenue. Au préalable, il convient de définir une valeur de référence qui est celle de l'optimum Proctor (NF P94-093[7]) , normal pour les terrassements ou modifié pour les structures.
L'optimum Proctor correspond à une masse volumique sèche optimale (ρdOPN) exprimée en t/m3 ou un poids volumique sec exprimé en kN/m3. Cette valeur va servir de référence pour comparer la mesure sur le matériau compacté à la valeur cible qui correspond à 100% de la performance attendue. C'est ce que l'on exprime lorsque l'on cherche 95 ou 98,5% de l'OPN.
Sur chantier on peut évaluer la performance du compactage par rapport à l'objectif fixé par des moyens directs ou des moyens indirects.

Évaluation directe de la qualité de compactage obtenue

Il s'agit dans ce cas de mesurer la masse volumique en un point. Les appareils donnent une valeur représentative du matériau au droit de la mesure. En général, il convient d'effectuer plusieurs mesures pour obtenir une population de mesures. Ces essais sont donc plutôt long à réaliser et nécessitent une immobilisation du site le temps de les réaliser.

La mesure de masse volumique par gamma-densimètre à transmission directe

Le principe est basé sur la mesure d'un flux de photons émis à partir d'une source radioactive traversant le matériau sur un compteur de type compteur Geiger (NF P94-061-1). Ce flux est directement proportionnel à la masse volumique humide. La valeur est ensuite corrigée par la teneur en eau pour obtenir la masse volumique sèche.
La valeur obtenue correspond à la masse volumique du matériau entre la source et le récepteur du gammadensimètre, c'est à dire ρd sur la tranche de sol investiguée. On peut distinguer deux types de mesures de ρd :

  • les mesures verticales qui permettent d'intégrer la masse volumique entre le haut de la couche et le fond de la couche et qui correspond exactement à la masse volumique moyenne ρdm quel que soit le gradient de densité ; les appareils les plus courants vont à des profondeurs de l'ordre de la dizaine de centimètres ce qui est quelque fois insuffisant pour le contrôle des couches épaisses ;
  • les mesures horizontales qui permettent de retrouver la valeur vraie à une profondeur donnée et qui est restituée en général sous forme de log vertical, grâce à plusieurs mesures horizontales réalisées sur un profil vertical ; cette investigation permet d'évaluer la valeur de la masse volumique au fond de la couche ρdfc qui est la deuxième condition de vérification de l'objectif de compactage recherché.


La mesure de masse volumique par densitomètre à membrane

Il s'agit de réaliser une mesure de masse volumique du matériau en place sur un volume que l'on excave manuellement sur une petite épaisseur (de l'ordre de 5 à 10 centimètres) et dont on mesure le volume à l'aide d'une membrane replie d'eau que l'on plaque dans l'excavation par une légère pression. Le matériau excavé est pesé et séché pour évaluer la masse sèche.

Évaluation indirecte de la qualité de compactage obtenue

Le principe de mesure est basé sur des corrélations de propriétés. Ces méthodes sont en générale globale et permettent de valider l'atteinte de l'objectif de compactage sur de plus grands volumes, avec une plus faible mobilisation sur site.

Vérification de la qualité par la méthode du Q/S

il s'agit de vérifier que l'énergie de compactage déployée par le compacteur est optimisée par rapport au matériau compacté. En général, le guide des terrassements routiers de 1992 est utilisé pour appliquer cette méthode. Si la valeur journalière réellement obtenue est supérieure à la valeur cible il y a anomalie de compactage.

Vérification du compactage par pénétromètre dynamique

Il a été montré que la qualité de compactage peut correspondre à un certain enfoncement d'une pointe conique sous l'effet du battage par une masse donnée. Ce principe a été décliné dans la norme de contrôle de compactage par pénétromètre dynamique à énergie constante (NF P94-063[8]) ou énergie variable (NF P94-105[9]). Cette méthode permet de comparer l'enfoncement de la tige par rapport à une courbe de référence dite cible et une courbe limite dite de refus. Les écarts peuvent permettre de quantifier les anomalies de compactage.

Références citées

  1. 1,0 et 1,1 Sétra. 2007. Remblayage des tranchées et réfection des chaussées. Compléments au guide Sétra-LCPC de mai 1994. Note d'information Chaussées Dépendances 117.
  2. 2,0, 2,1 et 2,2 LCPC-Sétra. 1994. Remblayage des tranchées et réfection des chaussées. Guide technique. réf. D9441. 80 pages.
  3. Sétra. 2012. Construire des remblais contigus aux ouvrages d'art. Murs de soutènement et culées de pont. Note d'information Ouvrages d'Art 34. 19 pages.
  4. Afnor. 1999. NF P94-093. Sols : reconnaissance et essais - Détermination des références de compactage d'un matériau - Essai Proctor normal. Essai Proctor modifié.
  5. Afnor. 2009. NF P98-115. Assises de chaussées - Exécution des corps de chaussées - Constituants - Composition des mélanges et formulation - Exécution et contrôle. 49 pages.
  6. Sétra-Lcpc. 2000. Guide de traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques pour remblai et couche de forme. Edition Sétra ou LCPC.
  7. AFNOR. 2014. NF P94-093. Sols : reconnaissance et essais - détermination des références de compactage d'un matériau. Essai Proctor Normal. Essai Proctor Modifié.
  8. AFNOR. 2011. NF P94-063. Sols : Reconnaissance et essais. Contrôle de la qualité du compactage. Méthode au pénétromètre dynamique à énergie constante. Principe et méthode d'étalonnage des pénétrodensitographes. Exploitation des résultats. Interprétation.
  9. AFNOR. 2012. NF P94-105. Sols : Reconnaissance et essais. Contrôle de la qualité du compactage. Méthode au pénétromètre dynamique à énergie variable. Principe et méthode d'étalonnage des pénétrodensitographes. Exploitation des résultats. Interprétation.
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