12
1 ier Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012 1 Effet de la combinaison chaux-pouzzolane naturelle sur les caractéristiques de plasticité des sols argileux K. HARICHANE a , M. GHRICI a , S. KENAI b a. Laboratoire Géomatériaux, Université Hassiba Benbouali, 02000 Chlef (Algérie) b. Laboratoire Géomatériaux, Université Saad Dahleb, 09000 Blida (Algérie) Résumé : Les sols argileux avec de grands indices de plasticité présentent souvent des difficultés dans les opérations de construction à cause de la teneur en minéraux argileux expansifs qu’ils contiennent. Cependant, les propriétés géotechniques des sols argileux expansifs peuvent être améliorées par différentes techniques de stabilisation. L’objectif de cet article est l’étude de l’influence de la chaux, la pouzzolane naturelle et de leur combinaison sur la plasticité (limites d’Atterberg) de deux sols argileux classés selon USCS comme CH et CL. Les résultats montrent que pour le sol classé CH, il y a une diminution significative de l’indice de plasticité des échantillons stabilisés par la chaux. Par ailleurs, les échantillons stabilisés par la pouzzolane naturelle présentent une légère diminution de l’indice de plasticité. De plus, pour le sol classé CL, les résultats montrent une diminution importante de l’indice de plasticité des échantillons stabilisés avec de la pouzzolane naturelle qu’avec les échantillons stabilisés par la chaux. Ainsi, l’utilisation de la chaux, la pouzzolane naturelle et de leur combinaison change la classification des sols argileux expansifs utilisés en se référant au diagramme de plasticité de Casagrande. Mots clefs: Argile, chaux, pouzzolane naturelle, plasticité, stabilisation, limites d’Atterberg Abstract: Clayey soils with high plasticity index often present difficulties in construction operations because they usually contain expansive clay minerals. However, the engineering properties of expansive clayey soils can be enhanced by different techniques of stabilization. The aim of this present paper is the study of the effect of use lime, natural pozzolana and their combination on plasticity of two clayey soils classified as CH and CL according to the Unified Soil Classification System (USCS). The results indicated that for the CH soil, plasticity index decreased significantly for samples stabilized with lime. Elsewhere, samples stabilized with natural pozzolana showed marginally decrease of plasticity index. On the other hand, for the CL soil, an important decrease of plasticity index was observed for samples stabilized with natural pozzolana compared to samples stabilized with lime. In addition, the use of lime and its combination with natural pozzolana change the clayey soils classification according to the Casagrande plasticity chart. Key words: Clay, lime, natural pozzolana, plasticity, stabilization, Atterberg’s limits

Effet de la combinaison chaux-pouzzolane naturelle sur les ... Harichane_Guelma... · sur les caractéristiques de plasticité ... combinaison sur la plasticité (limites d’Atterberg)

Embed Size (px)

Citation preview

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

1

Effet de la combinaison chaux-pouzzolane naturelle

sur les caractéristiques de plasticité des sols argileux

K. HARICHANEa, M. GHRICIa, S. KENAIb

a. Laboratoire Géomatériaux, Université Hassiba Benbouali, 02000 Chlef (Algérie)

b. Laboratoire Géomatériaux, Université Saad Dahleb, 09000 Blida (Algérie)

Résumé :

Les sols argileux avec de grands indices de plasticité présentent souvent des difficultés dans les opérations

de construction à cause de la teneur en minéraux argileux expansifs qu’ils contiennent. Cependant, les

propriétés géotechniques des sols argileux expansifs peuvent être améliorées par différentes techniques de

stabilisation. L’objectif de cet article est l’étude de l’influence de la chaux, la pouzzolane naturelle et de leur

combinaison sur la plasticité (limites d’Atterberg) de deux sols argileux classés selon USCS comme CH et

CL. Les résultats montrent que pour le sol classé CH, il y a une diminution significative de l’indice de

plasticité des échantillons stabilisés par la chaux. Par ailleurs, les échantillons stabilisés par la pouzzolane

naturelle présentent une légère diminution de l’indice de plasticité. De plus, pour le sol classé CL, les

résultats montrent une diminution importante de l’indice de plasticité des échantillons stabilisés avec de la

pouzzolane naturelle qu’avec les échantillons stabilisés par la chaux. Ainsi, l’utilisation de la chaux, la

pouzzolane naturelle et de leur combinaison change la classification des sols argileux expansifs utilisés en

se référant au diagramme de plasticité de Casagrande.

Mots clefs: Argile, chaux, pouzzolane naturelle, plasticité, stabilisation, limites d’Atterberg

Abstract:

Clayey soils with high plasticity index often present difficulties in construction operations because they

usually contain expansive clay minerals. However, the engineering properties of expansive clayey soils can

be enhanced by different techniques of stabilization. The aim of this present paper is the study of the effect of

use lime, natural pozzolana and their combination on plasticity of two clayey soils classified as CH and CL

according to the Unified Soil Classification System (USCS). The results indicated that for the CH soil,

plasticity index decreased significantly for samples stabilized with lime. Elsewhere, samples stabilized with

natural pozzolana showed marginally decrease of plasticity index. On the other hand, for the CL soil, an

important decrease of plasticity index was observed for samples stabilized with natural pozzolana compared

to samples stabilized with lime. In addition, the use of lime and its combination with natural pozzolana

change the clayey soils classification according to the Casagrande plasticity chart.

Key words: Clay, lime, natural pozzolana, plasticity, stabilization, Atterberg’s limits

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

2

1 Introduction Les mauvais sols ont été longtemps ignorés en faveur des sols de qualité présentant des difficultés techniques

réduites et des bas coûts de construction. Par conséquent, les terrains disponibles pour la construction sont

devenus cependant de plus en plus importants pendant ces dernières décennies. Puisque des matériaux peu

convenables qui ont une faible capacité de portance, une plasticité élevée couplées à une stabilité faible et un

tassement élevé ou un gonflement excessif sont fréquemment rencontrés, il a été donc nécessaire d'améliorer

ces matériaux peu convenables pour les rendre acceptables pour la construction.

Ces limitations pourraient être surmontées par l'amélioration des propriétés des sols en employant différentes

méthodes mécaniques ou chimiques. Ce processus est connu sous le nom de stabilisation des sols. Le

compactage profond du sol [1,2], le préchargement [3], la consolidation à vide [4], l’injection de coulis [5],

le drainage [6] et la stabilisation chimique des sols sont des méthodes importantes et préférées dans le

traitement des sols [7]. Ces dernières années, des techniques scientifiques de la stabilisation des sols ont été

introduites [8,9]. Des études étendues ont été faites sur la stabilisation des sols mous en utilisant divers ajouts

tels que la chaux et le ciment [10].

L'usage des additions minérales pour la stabilisation des sols argileux est un potentiel prometteur. Les

additions minérales et leur combinaison avec le ciment ou la chaux ont été employées comme stabilisateurs

de sol tel que le calcaire [11], les cendres volantes [12-15], les cendres de gousse de riz [16-19], la fumée de

silice [20] et la poussière de ciment [21]. Il est à noter que peu d’études ont été conduites pour étudier l’effet

de la pouzzolane naturelle (PN) dans la stabilisation des sols. [22] ont utilisé les cendres volcaniques des

ressources naturelles de la Papua en Nouvelle Guinée pour étudier l'influence de l'immersion sur la résistance,

la sorptivité de l'eau et le retrait sec mais ce travail de recherche n'a pas pris en compte le comportement de

plasticité.

La pouzzolane naturelle se trouve en abondance dans des zones étendues de la région de Beni-Saf à l'ouest

de l'Algérie [23]. Comme le sol est une bonne source d'aluminium, les effets du traitement par la chaux

peuvent être augmentés en grande partie si le manque apparent de la silice peut être complété d’une façon

adéquate par l'addition de pouzzolane naturelle, qui est d’ailleurs riche en silice réactive. Cependant, la

littérature indique des études minimes sur la stabilisation des sols mous en Algérie. Le présent travail fait

partie d’un projet de recherche portant sur l'évaluation des effets de la chaux, de la pouzzolane naturelle et de

leur combinaison sur l'amélioration des sols en effectuant divers essais en laboratoire tels que le

comportement de plasticité, la capacité de portance, la résistance à la compression, la résistance au

cisaillement et la durabilité.

Cet article présente seulement les résultats du comportement de plasticité (limites d'Atterberg) de deux sols

argileux classifiés comme CH et CL selon le système de classification unifié des sols (USCS).

2 Programme expérimental

2.1 Choix de site et des matériaux utilisés Le premier sol utilisé dans cette étude a été obtenu à partir d'un site (projet de remblai) situé

approximativement à 18 kilomètres au nord-est de la ville de Chlef. Le deuxième sol a été obtenu à partir

d'un site (projet de l’autoroute Est-Ouest) situé approximativement à 25 kilomètres à l'Est de la ville de

Chlef. Ces argiles ont été extraites à une profondeur d’environ 4~5m. Le sol remanié a été excavé, placé

dans des sachets en plastique, et transporté au laboratoire de la mécanique des sols de l'université de Chlef.

Une série d'essais en laboratoire a été effectuée pour classifier chaque type de sol. Les propriétés physiques

des deux sols sont présentées dans le tableau 1. Tous les essais géotechniques ont été réalisés selon les

normes ASTM [24].

La pouzzolane naturelle (PN) utilisée dans cette étude provenait de Beni-Saf dans l'Ouest de l'Algérie. Elle a

été broyée au laboratoire jusqu’à une surface spécifique de 420 m2/Kg. La chaux (C) utilisée est une chaux

vive produite par la société BMSD_SARL dans la ville de Saida. La composition chimique de la pouzzolane

naturelle et les propriétés chimiques et physiques de la chaux sont présentées dans les tableaux 2 et 3

respectivement.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

3

TAB. 1- Caractéristiques physiques des sols étudiés

Caractéristiques de base Sol 1 Sol 2

Couleur Gris Rouge

Profondeur (m) 4m 5m

Teneur en eau naturelle (%) 32.87 13.77

Densité specifique 2.71 2.84

Teneur en matière organique (%) 0.54 2.95

Passant au tamis 80 µm (%) 85 97.5

Teneur en argile (< 2µm) (%) 25 50

Limite de liquidité (%) 84.8 47.79

Limite de plasticité (%) 32.78 23.23

Indice de plasticité (%) 52.02 24.56

Activité d'argile 2.08 0.49

USCS CH CL

Teneur en eau optimum (%) 26.1 16.9

Densité sèche maximum (g/cm3) 1.37 1.69

TAB. 2- Composition chimique de la pouzzolane naturelle

Composition chimique Pouzzolane Naturelle (%)

SiO2 46.4

Al2O3 17.5

Fe2O3 9.69

CaO 9.90

MgO 2.42

CaO libre -

SO3 0.83

Na2O 3.30

K2O 1.51

TiO2 2.10

P2O3 0.80

Perte au feu 5.34

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

4

TAB. 3- Propriétés physiques et composition chimiques de la chaux

Nom chimique Chaux

Apparence physique Poudre blanche sèche

CaO > 83.3

MgO < 0.5

Fe2O3 < 2

Al2O3 < 1.5

SiO2 < 2.5

SO3 < 0.5

Na2O 0.4 - 0.5

CO2 < 5

CaCO3 < 10

Densité specifique 2

Plus de 90 µm (%) < 10

Plus de 630 µm (%) 0

Matériau insoluble (%) < 1

Densité apparente (g/l) 600-900

2.2 Différentes combinaisons des mélanges étudiés Plusieurs combinaisons de la pouzzolane naturelle et de la chaux ont été employées pour la stabilisation des

deux sols. Les teneurs en Pouzzolane naturelle étaient de 0, 5, 10, 15 et 20 %, alors que celles de la chaux

étaient de 0, 2, 4, 6, 8 et 10%. Pour chaque sol, Vingt (20) combinaisons ont été préparées à partir de

différents pourcentages d’ajout, comme le montre le tableau 4.

2.3 Préparation des échantillons et déroulement des essais Les limites d’Atterberg (limite de liquidité et limite de plasticité) ont été déterminées selon la norme ASTM

D 4318. Les sols préalablement séchés à l’air (passant au tamis N°40) ont été initialement mélangés avec une

quantité prédéterminée de pouzzolane naturelle (PN), de chaux (C) ou de la combinaison ‘‘PN+C’’ dans

l’état sec. Ensuite, l'eau distillée a été ajoutée au mélange. Pour améliorer la diffusion de l'eau dans le

mélange, la pâte a été placé dans un récipient hermétique, pour environ 24h avant l’essai. Après ce temps, la

pâte a été remalaxée complètement pour au moins 15min avant d'exécuter la première épreuve. Les essais de

limite de plasticité ont été réalisés sur la pâte préparée pour l'essai de la limite de liquidité.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

5

TAB. 4- Résultats des limites d’Atterberg des échantillons étudiés

3 Résultats et discussions

3.1 Variation de la limite de liquidité La figure 1 montre la variation de la limite de liquidité avec la teneur des stabilisants. Comme indiqué le sol

gris classifié en tant qu'argile de classe CH, la limite de liquidité a diminué de 84.8% à 76.4% pour une

teneur de la chaux de 10%.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

6

Pour un sol de même classe, [25] ont observé que la limite de liquidité a diminué de 72% à 62% pour une

teneur de la chaux de 10%. En outre, [26] a postulé que la limite de liquidité a diminué de 89.7% à 81% pour

une teneur de la chaux de 9%. Comme indiqué pour le sol rouge classifié argile de classe CL, la limite de

liquidité a augmenté de 47.8% à 59% pour une teneur de la chaux de 6%. Pour un sol de même classe [27]

ont observé que la limite de liquidité a augmenté de 45.8% à 55% pour une teneur de la chaux de 6%. En

outre, [28] a indiqué que la limite de liquidité a augmenté de 30% à 37% pour une teneur de la chaux de 8%.

FIG. 1 - Effet des stabilisants sur la limite de liquidité.

L’augmentation et la diminution des limites de liquidité dépendent du type de sol. De plus, l’augmentation

de la limite de liquidité se produit pour les sols argileux kaolinitiques tandis que la diminution de la limite de

liquidité se produit pour les sols argileux montmorillonitiques [29]. La réduction dans la limite de liquidité

est attribuée à l'échange cationique provoqué dans le sol par les ions bivalents de calcium [13]. D'ailleurs, les

argiles présentant des cations inférieurs de valence tels que le sodium éprouveront un échange cationique

significatif et une réduction significative de la limite de liquidité avec l'augmentation de la teneur de la chaux

[21]. La limite de liquidité des sols kaolinitiques est généralement régie plus par l’arrangement des particules

(texture de l’argile), bien que la présence des cations bivalents devrait favoriser la floculation et augmenter

de ce fait la limite de liquidité [13]. De plus, les argiles calciques saturées tendent à montrer des

augmentations dans la limite de liquidité une fois traitée avec la chaux [21]. Par conséquent, la différence

affichée dans le comportement de la limite de liquidité des sols gris (CH) et rouge (CL) est probablement due

aux différents échanges cationiques complexes dans chacun de ces sols.

Pour le sol gris (CH), on constate que l'addition de pouzzolane naturelle affecte marginalement la limite de

liquidité. Des tendances semblables de la limite de liquidité ont été rapportées par plusieurs chercheurs.

[17,26] ont utilisé la cendre de gousse de riz (RHA). [30] ont utilisé des cendres volantes de classe F et de

classe C. [31] ont utilisé la cendre volante soma de classe C (SCA) et [32] ont utilisé la cendre issue de la

combustion à lit fluidisé (CFBC). Ils ont trouvé que l'addition de 10% à 25% des différentes cendres volantes

a réduit la limite de liquidité de 7% à 20%. L'effet de la pouzzolane naturelle en termes d'augmenter ou de

diminuer la limite de liquidité était insignifiant. Ce comportement était dû à la basse teneur en chaux libre de

la pouzzolane naturelle. Comme indiqué pour le sol rouge (CL), la limite de liquidité a été diminuée de

47.8% à 44.6% pour une teneur en pouzzolane naturelle de 20%. Cependant, pour la même classe de sol et

pour une utilisation de 20% de RHA, [18,19] ont observé que la limite de liquidité a augmenté de 49.8% à

54.3% et de 36.8% à 47% respectivement.

Pour le sol gris (CH), la limite de liquidité aux différents pourcentages de la pouzzolane naturelle ne

présentait aucun changement, alors que pour la combinaison sol-chaux-pouzzolane naturelle la limite de

liquidité montre une diminution marginale comparée à la chaux utilisée seule.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

7

Pour le sol rouge (CL), comme expliqué ci-dessus, la limite de liquidité montre une diminution marginale

aux différentes teneurs de la pouzzolane naturelle, alors que la limite de liquidité de la combinaison sol-

chaux-pouzzolane naturelle ne montre aucun changement significatif comparée à la chaux utilisée seule.

Pour un sol de même classe, [33] ont observé que la limite de liquidité a diminuée de 42.8% à 41% pour la

combinaison 3% chaux + 12% cendre volante.

3.2 Variation de la limite de plasticité La figure 2 montre la variation de la limite de plasticité avec la teneur des stabilisateurs. Comme noté pour le

sol gris (CH), la limite de plasticité a augmenté de 32.8% à 57.3% pour une teneur de la chaux de 10%. Pour

un sol de même classe, [34] a observé que la limite de plasticité a augmenté de 22.2% à 37.5% pour une

teneur de la chaux de 7%. En outre, [19] a indiqué que la limite de plasticité a augmenté de 24.9% à 47.7

pour une teneur de la chaux de 10%. Pour le sol rouge (CL), la limite de plasticité a augmenté de 23.2% à

37.4% pour une teneur de la chaux de 10%. Pour un sol de même classe, [11] ont postulé que la limite de

plasticité a augmenté de 21.6% à 33.6% pour une teneur de calcaire de 10%. D'autres comportements

semblables ont été également rapportés par plusieurs chercheurs tels que [28,29].

L'augmentation immédiate de la limite de plasticité était due à la floculation des particules d'argile.

Généralement, l'augmentation de la limite de plasticité des argiles avec l'ajout de la chaux est considérée

significative au sens que la limite de plasticité est le meilleur indicateur de la teneur de la chaux nécessaire

pour atteindre la modification requise. C'est parce que le modèle de variation du changement de la limite de

plasticité est conforme pour n'importe quelle argile [13].

FIG. 2- Effet des stabilisants sur la limite de plasticité.

Pour le sol gris (CH) la limite de plasticité a augmenté de 32.8% à 36.4% pour une teneur en pouzzolane

naturelle de 20%. Pour un sol de même classe, [17] ont indiqué que l'addition de 10% de RHA la limite de

plasticité a augmenté seulement de 32.3% à 34.3%. Comme indiqué pour le sol rouge (CL), la limite de

plasticité a augmenté de 23.2% à 27.2% pour différentes teneurs de la pouzzolane naturelle. Pour un sol de

même classe, [18] ont indiqué que l'addition de 10% RHA la limite de plasticité a augmenté de 23% à 26%.

Un comportement semblable pour les deux sols a été trouvé par [19,26,30].

Par ailleurs, l'addition des cendres volantes de faible teneur en calcium au sol expansible augmente la limite

de plasticité et ceci est dû principalement au remplacement des particules plus fines du sol par les particules

plus grosses des cendres volantes [13].

Pour l'effet de la combinaison de la pouzzolane naturelle et de la chaux sur la limite de plasticité du sol gris

(CH), nous avons constaté que la pouzzolane naturelle aux différents pourcentages s'est avéré avoir un effet

relativement mineur sur la limite de plasticité, tandis que la limite de plasticité de la combinaison 4%C+PN

montre une diminution de 57.3% à 52.8% au delà de la teneur en pouzzolane naturelle de 10% et comparée

à 4% chaux utilisée seule.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

8

De plus, pour les combinaisons 8%C+PN et 10%C+PN la limite de plasticité montre une diminution

comparée aux teneurs de 8%C et 10%C utilisées seules respectivement. Pour le changement de la limite de

plasticité du sol rouge (CL), nous avons vu que la limite de plasticité aux différentes teneurs de la

pouzzolane naturelle présentait une augmentation, alors que la limite de plasticité de la combinaison sol-

chaux-pouzzolane naturelle montrait une augmentation d’environ 16% et 4% pour les combinaisons

4%C+PN et 8%C+PN respectivement comparée à 4%C et 8%C utilisées seules.

Cependant, pour la combinaison 10%C+PN la limite de plasticité montre une diminution d’environ 9%

comparée à 10%C utilisée seule. Par conséquent, l'utilisation de 4% de la chaux avec différentes teneurs de la

pouzzolane naturelle amène à une augmentation élevée de la limite de plasticité. Pour un sol de même classe,

[33] ont observé que la limite de plasticité a augmenté de 29.7% à 31.2% et de 29.7% à 32.3% pour l'ajout

des teneurs en cendre volante de 6% et 12% respectivement en combinaison avec 3%C.

3.3 Variation de l’indice de plasticité La variation de l'indice de plasticité pour les sols et les mélanges est présentée sur la figure 3. La diminution

de l'indice de plasticité indique une amélioration dans la maniabilité du sol.

Comme indiqué ci-dessus, le sol gris (CH) a montré une diminution immédiate de l'indice de plasticité après

addition de la chaux. Il est évident qu’une addition de 6% de chaux est suffisante pour augmenter la

maniabilité du sol en réduisant l'indice de plasticité de 52% à 19.9%. L'augmentation de la teneur de la chaux

au delà de 6% a eu un effet marginal sur la réduction de l'indice de plasticité. Pour un sol de même classe,

[34] a observé que l'indice de plasticité a diminué de 45.6% à 13.5% pour l'addition d’une teneur en chaux de

7%. Pour le sol rouge (CL), l'indice de plasticité a diminué de 24.6% à 19.7% pour l'addition d’une teneur en

chaux de 8%. Au delà de cette valeur, un effet marginal de réduction de l'indice de plasticité est observé.

Pour un sol de même classe, [11] ont observé que l'indice de plasticité a diminué de 19.9% à 14.4% pour

l'addition d’une teneur en calcaire de 10%. Un comportement semblable a été trouvé par plusieurs chercheurs

tels que [20,29,33].

FIG. 3- Effet des stabilisants sur l'indice de plasticité.

Il peut être noté pour le sol gris (CH) que l'addition de la pouzzolane naturelle seule au sol a augmenté dans

une certaine mesure la maniabilité du sol en réduisant l'indice de plasticité de 52% à 46% pour une teneur en

pouzzolane naturelle de 20%. L'addition de la pouzzolane naturelle seule au sol rouge (CL) a augmenté de

manière significative la maniabilité du sol en réduisant l'indice de plasticité de 24.6% à 18% pour différentes

teneurs. Des résultats semblables ont été trouvés par [14,19] où ils ont utilisé une cendre volante et la RHA

respectivement. La combinaison sol gris (CH)-chaux-pouzzolane naturelle a montré un effet marginal dans la

réduction de l’indice de plasticité comparé à la chaux utilisée seule avec le sol.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

9

Nous avons vu que l'indice de plasticité à différentes teneurs en pouzzolane naturelle s'est avéré avoir un

changement relativement mineur. De plus, l'indice de plasticité de la combinaison sol-chaux-pouzzolane

naturelle a montré un effet marginal comparé la chaux utilisée seule dans le sol. Pour la variation de l'indice

de plasticité du sol rouge (CL) nous avons indiqué qu'aux différentes teneurs en pouzzolane naturelle l’indice

de plasticité montre une diminution significative, alors que l'indice de plasticité de la combinaison 4%C+PN

a montré la même diminution comme pour la pouzzolane naturelle utilisée seule. Avec des teneurs plus

élevées de la chaux dans la combinaison l'indice de plasticité a augmenté par rapport à celui de la pouzzolane

naturelle utilisée seule.

4 Effet des stabilisants sur la classification d’argile Les résultats d'essai des limites d’Atterberg ont été reportés sur le diagramme de plasticité de Casagrande

afin de déterminer la nouvelle classification des sols selon le système de classification unifié (USCS). La

figure 4 montre le changement de classe des sols après l’addition des différents pourcentages de chaux et ou

de pouzzolane naturelle.

FIG. 4- Changement de classement des argiles après les essais.

On le voit clairement de la figure 4 que pour le sol gris qui est classé en tant qu'argile de classe CH, le point

représentant la classe de ce sol était au-dessus de la ligne A et puis passait sous cette ligne quand la teneur

des stabilisants a augmenté, excepté pour la pouzzolane naturelle utilisée seule. Par conséquent, l'argile de

classe CH a été transformée en un sol de classe MH (limon de haute plasticité) pour les cas de chaux utilisée

seule et les combinaisons C+PN. Dans le cas où le stabilisant est la pouzzolane naturelle, aucune

transformation de classe n’a été observée. Comme noté pour le sol rouge classé en tant qu'argile de classe

CL, le point représentant la classe de ce sol était au dessus de la ligne A et puis passait sous cette ligne quand

la teneur de tous les stabilisants est augmentée, excepté pour la pouzzolane naturelle. Par conséquent, l'argile

de classe CL a été transformée en un sol de classe MH pour les cas de la chaux utilisée seule et pour les

combinaisons C+PN. Pour le cas de la pouzzolane naturelle utilisée seule, l'argile de classe CL vient se situer

entre la classe ML (limon de faible plasticité) et la classe CL.

Les changements des classes des sols sont attribués à la floculation des argiles stabilisées avec la chaux et la

pouzzolane naturelle. En d'autres termes, la modification des caractéristiques de plasticité des sols gris et

rouge provoqués par l'influence de la pouzzolane naturelle et la chaux est susceptible être adéquate pour que

la plupart des opérations de construction continuent à s’exécuter dans des conditions environnementales

inclémentes.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

10

5 Conclusions Une investigation au laboratoire a été entreprise pour étudier le comportement de plasticité (les limites

d'Atterberg) des sols argileux mélangés avec différents pourcentages de pouzzolane naturelle, de chaux et de

leur combinaison. A partir des résultats obtenus dans cette étude, les conclusions suivantes peuvent être

dégagées:

La plasticité du sol peut être changée considérablement par l'addition de la chaux seule. Pour le sol gris

classé en tant qu'argile de classe CH, on a observé une réduction de la limite de liquidité et une augmentation

de la limite de plasticité. Cependant, pour le sol rouge classé en tant qu'argile de classe CL une augmentation

de la limite de liquidité et de plasticité a été observée. Une diminution significative de l’indice de plasticité a

été constatée dans les deux cas.

L'addition au sol de la pouzzolane naturelle seule modifie dans une certaine mesure les limites d'Atterberg.

On a observé un effet marginal pour la limite de liquidité et une augmentation de la limite de plasticité pour

le sol gris (CH). Pour le sol rouge (CL) on a observé une réduction de la limite de liquidité et une

augmentation de la limite de plasticité. De même que pour la chaux, une réduction notable de l’indice de

plasticité a été observée dans les deux cas.

Quand la pouzzolane naturelle et la chaux sont ajoutées au sol, le résultat est un changement appréciable

dans le comportement de plasticité. Pour le sol gris (CH), on peut constater une diminution marginale et une

augmentation de la limite de liquidité et de la limite de plasticité respectivement. Une réduction marginale

de l’indice de plasticité a été alors constatée. Pour le sol rouge (CL) aucun changement significatif de la

limite de liquidité n’a été observé. Cependant, une augmentation significative de la limite de plasticité a été

constatée ce qui a engendré une diminution considérable de l’indice de plasticité et particulièrement pour la

combinaison 4%C+PN.

L’utilisation de la chaux seule et la combinaison C+PN changeait la classification des deux sols dans le

système USCS. Les argiles de classe CH et CL ont été transformées en des sols de classe MH. D’autre part,

dans le cas de l’utilisation de la pouzzolane naturelle seule, l’argile de classe CH n'indiquait aucune

transformation de classe mais l'argile de classe CL vient se situer entre les classes de sols ML et CL.

Références

[1] Bell A.L., The development and importance of construction technique in deep vibratory ground

improvement, Ground and soil improvement Journal, 103-111, 2004.

[2] Slocombe B.C., Bell A.L. and Baez J.I., The densification of granular soils using vibro methods,

Geotechnique Journal, 50 (6), 715-725, 2000.

[3] Alonso E.E, Gens A. and Lloret A., Precompression design for secondary settlement reduction,

Geotechnique Journal, 50(6), 645-656, 2000.

[4] Almeida M.S.S., Santa Maria P.E.L., Martins I.S.M., Spotti A.P. and Coelho L.B.M., Consolidation of

very soft clay with vertical drains, Geotechnique Journal , 50(6), 633-643, 2000.

[5] Croce P. and Flora A., Analysis of single-fluid jet grouting, Geotechnique Journal, 50(6), 739-748, 2000.

[6] Al Khafaji Z.A. and Craig W.H., Drainage and reinforcement of soft clay tank foundation by sand

columns, Geotechnique Journal, 50(6), 709-713, 2000.

[7] Bell F.G. and Coulthard, Stabilization of clay soils with lime, Municipal Engineer Journal, 7, 125-140,

1990.

[8] Bell F.G., Engineering treatment of soils.

[9] Rogers C.D.F., Glendinning S. and Roff T.E.J., Modification of clay soils for construction expediency,

Geotechnical Engineering, 125(4), 1-8, 1997.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

11

[10] Al Rawas A.A. and Goosen M.F.A., Expansive soils-Recent advances in characterization and treatment.

[11] Okagbue C.O. and Yakubu J.A., Limestone ash waste as a substitute for lime in soil improvement for

engineering construction , Bulletin of Engineering Geology and Environment, 58, 107-113, 2000.

[12] Al Rawas A.A., Hago A.W. and Al Sarmi H., Effect of lime, cement and sarooj (artificial pozzolan) on

the swelling potential of an expansive soil from Oman , Building and Environment, 40, 681-687, 2005.

[13] Goswami R.K. and Singh B., Influence of fly ash and lime on plasticity characteristics of residual

lateritic soil, Ground Improvement, 9(4), 175-182, 2005.

[14] Parsons R.L. and Kneebone E., Field performance of fly ash stabilized subgrade, Ground Improvement,

9(1), 33-38, 2005.

[15] Kolias S., Kasselouri-Rigopoulou V. and Karahalios A., Stabilization of clayey soils with high calcium

fly ash and cement, Cement and Concrete Composite, 27, 301-313, 2005.

[16] Al Hassan M. and Mustapha A.M., Effect of rice husk ash on cement stabilized laterite, Leonardo

Electronic Journal of Practices and Technologies, 11, 47-58, 2007.

[17] Muntohar A.S. and Hantoro G., Influence of rice husk ash and lime on engineering properties of a

clayey subgrade , Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 5, 1-9, 2000.

[18] Basha E.A., Hashim R. and Muntohar A.S., Effect of the cement-rice husk ash on the plasticity and

compaction of soil, Electronic Journal of Geotechnical Engineering 8, 1-8, 2003.

[19] Rahman A.M.D., The potentials of some stabilizers for the use of lateritic soil in construction, Building and Environment, 21, 57-61, 1986.

[20] Bagherpour I. and Choobbasti A.J., Stabilization of fine-grained soils by adding micro silica and lime or

micro silica and cement, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 8, 1-10, 2003.

[21] Miller G.A. and Azad S., Influence of soil type on stabilization with cement kiln dust, Construction and

Building Materials, 14, 89-97, 2000.

[22] Hossain K.M.A., Lachemi M. and Easa S., Stabilized soils for construction applications incorporating

natural resources of Papua New Guinea, Resources, Conservation and Recycling, 51, 711-731, 2007.

[23] Ghrici M., Kenai S. and Said Mansour M., Mechanical Properties and Durability of Mortar and

Concrete Containing Natural Pozzolana and Limestone Blended Cements, Cement and Concrete Composite,

29(7), 524-549, 2007.

[24] ASTM, Annual book of ASTM Standards, American Society for Testing Materials, Easton, , Volume

04.08, 2004.

[25] Manasseh J. and Olufemi A.I., Effect of lime on some geotechnical properties of Igumale shale,

Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 13(A), 1-12, 2008.

[26] Muntohar A.S., In Al Rawas A.A. and Goosen M.F.A., Expansive soils-Recent advances in

characterization and treatment.

[27] Yong R.N. and Ouhadi V.R., Experimental study on instability of bases on natural and lime/cement

stabilized clayey soils, Applied Clay Science, 35, 238-249, 2007.

[28] Bell F.G., Lime stabilization of clay minerals and soils, Engineering Geology, 42, 223-237, 1996.

[29] Attoh-Okine N.O., Lime treatment of laterite soils and gravels-revisited, Construction and Building

Materials, 9(5), 283-287, 1995.

[30] Turker D. and Cokca E., In Al Rawas A.A. and Goosen M.F.A., Expansive soils-Recent advances in

characterization and treatment.

1ier

Congrès international de génie civil et d’hydraulique Guelma, 18-20 novembre 2012

12

[31] Degirmenci N., Okucu A. and Turabi A., Application of phosphogypsum in soil stabilization, Building

and Environment, 42, 3393-3398, 2007.

[32] Reyes A. and Pando M., Evaluation of CFBC fly ash for improvement of soft clays, World of Coal Ash

(WOCA), May 7-10, Kentucky, 2007.

[33] Ansary M.A., Noor M.A. and Islam M., Effect of fly ash stabilization on geotechnical properties of

Chittagong coastal soil. Soil stress-strain behavior: measurements, modeling and analysis, Geotechnical

symposium, March 16-17, Roma, 2006.

[34] Nalbantoglu Z., In Al Rawas A.A. and Goosen M.F.A. Expansive soils-Recent advances in

characterization and treatment.