Limite d'Atterberg

Introduction   :

La classification des sols est établie principalement à partir de la courbe granulométrique mais aussi en fonction des limites d'Atterberg pour les sols cohérents et éventuellement en fonction des pourcentages de matières organiques, les limites sont mesurées sur la fraction de sol qui passe au tamis de 400 microns.

Les propriétés mécaniques (de résistance)des sols à gros grains , tels que les graviers et les sables , dépendent essentiellement de la forme et de l’arrangement des grains et de l’eau qui s’y trouve ; les sols à grains fins tels que les argiles ont des propriétés qui varient beaucoup avec la quantité d’eau qu’il contiennent lorsqu’on ajoute de l’eau à un sol sec , chaque particule se couvre d’une mince couche de liquide adsorbée dont l’importance sera fonction du volume d’eau  à partir d’une certaine quantité , les grains glissent plus facilement l’un sur l’autre  on conçoit donc l’importance de la teneur en eau (w): on faisant varier  celle-ci , on peut amener un échantillon de sol à trois états différents :

- état liquide

- état plastique

- état solide

        . état solide avec retrait

        . état solide sans retrait

ATERBERG(1911)à définie les frontières des quatre (4) états caractérisant la consistance des sols fins en terme de limite .

 l’essai d’Atterberg est parmi les essai qui consiste à caractériser   les matériaux (sol fin )d’une façon suffisamment nette pour qu’on puisse comparer les matériaux différents ou les états différant d’un même matériaux.

Partie théorique

Quelques définitions

  Etat liquide  L’état liquide est caractérisé par une consistance très faible , il tend à s’écouler et à se niveler suivant l’horizontale .

Les grains sont indépendant les uns des autres , il a donc l’aspect d’un fluide     

tat plastique  le sol à une consistance plus importante il ne tend plus à se niveler , mais lorsqu’il est soumis à un chargement faible il se déforme sans se rompre , les grains se rapprochent et mettent en commun leurs couches adsorbés .

état solide avec retrait

lors d’un état solide avec retrait la déformabilité d’un sol est beaucoup plus faible , conséquence de la perte d’une partie de son eau interstitiell.

état solide sans retrait

la déformabilité du sol diminue encore et il ne change plus de volume quand sa teneur en eau  diminue , les grains sont encore plus près les uns des autres et arrivant au contact en quelques points .

les limites d’AtterbergATTERBERG (en 1911) a définît les frontières de quatre états caractérisant la consistances des sols fins (non pulvérulents),en termes de limites , ces limites sont des constantes physiques conventionnelles qui marque le seuil entre ces différents états , elles ont pour valeur la teneur en eau du sol à l’état de transition considéré et sont exprimées en pourcentage du poids du matériau sec .

Limite de liquidité   L L=WL

c’est la teneur en eau au-dessus de laquelle le sol ou les argiles essayés s’écoulent comme un liquide sous l’influence de leur seul poids : l’épaisseur du film d’eau autour des grains met suffisamment d’eau libre interstitielle pour supprimer les effets de thixotropie du gel argileux , ou les attractions ainsi que les effets du gradient de vitesse v dans la partie libre des films , lequel est intense dans les films trop minces et augmente d’autant l’effet des forces de viscosité , sous l’effet de 25 coups donné à la coupelle de Casagrande

a relation qui permet de trouver la limite de liquidité est :W : teneur en eau au moment de l’essai donnant n coups

Limite de plasticité LP=WP

c’est la teneur en eau minimale qui marque le passage de la matière de l’état solide à l’état plastique ou inversement . La définition de la mesure est conventionnelle mais , bien qu’arbitrairement choisie , elle n’est nullement artificielle car elle représente le moment ou le film d’eau , qui entoure les grains est entièrement adsorbé en raison de sa finesse . La cohésion en est accrue , mais la déformabilité par glissement cohérent a cessé pratiquement d’exister .

La limite de plasticité correspond à l’état d’une argile qui ne laisse plus  rouler  sans se briser , en fils de 3 mm d’épaisseur , l’essai étant effectué sur une plaque de verre

On peut faire un essai préliminaire avec une argile contenant un excès d’eau et en la roulant sur du papier qui absorbe progressivement une partie de l’eau par capillarité.

Limite de retrait LR=WR

c’est d’après Atterberg , la teneur en eau (toujours en pourcentage du poids des matières sèches ) au-dessous de laquelle un sol ne subit plus de retrait en se desséchant . inversement , dés que la teneur en eau dépasse la limite de retrait , le sol gonfle.

Cette détermination est importante dans la stabilisation des sols et la technique routière du béton d’argile .

(cette détermination se fait par des mesures de volumes)

Indice de plasticité   I P  il donne l’étendue du domaine de plasticité, la valeur de IP

dépend de la quantité et la qualité de l’argile qui se trouve dans le sol soumis à l’essai .

les sols argileux ont un indice de plasticité élevé , contrairement au sol qui ont des grains grossier  leurs indice est faible ou nul .                                                     

indice de consistance IC

Elle caractérise parfois l’état d’un sol et sont aptitude à supporter des charges 

indice de liquidité IL 

   Donne une indication de l’influence du remaniement sur sa consistance 

Limite d'adhérence

C'est la teneur en eau au-dessus de laquelle  des éléments d'un échantillon n'adhèrent plus à une spatule métallique  sèche enfoncée dans l'échantillon .

La détermination de cette limite présente de l'intérêt sur les chantiers , l'adhérence aux outils rendant le travail de terrassement pénible et lent 

abaque de plasticité de Casagrande   :casagrande en 1932 a observé que de nombreuses propriétés des argiles et limons , telles que leur résistance à sec , leur compressibilité , leur réaction à l’essai ,Pouvaient être reliées aux limites d’Atterberg grâce a un abaque de plasticit.