BE1030342B1 - Procédé de stabilisation de sols - Google Patents
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Abstract
Procédé de stabilisation de sols comprenant une excavation de matière et collecte de celle-ci, un approvisionnement d’un composé calco-magnésien et d’un additif organique, un mélange pour former une matière traitée, un remblayage, un compactage, et une formation d’un sol présentant un indice de portance immédiat supérieur ou égal à 5%, caractérisé en ce que, à l’étape de mélange, le composé calco-magnésien et l’additif organique sont ajoutés séparément, ledit procédé comprenant un durcissement de la matière traitée pour former le sol stabilisé présentant une résistance à la compression Rc inférieure ou égale à 2 MPa, après 28 jours.
Description
« PROCÉDÉ DE STABILISATION DE SOLS »
La présente invention se rapporte à un procédé d'amélioration des sols couramment appelé stabilisation de sols, plus particulièrement de sols excavés de tranchées, ainsi qu'à une utilisation du produit obtenu par le procédé.
Plus spécifiquement, le procédé de stabilisation de sols, plus particulièrement de sols excavés de tranchées comprend : a) Une excavation de matière pour former une ou des tfranchée(s) et collecte de la matière excavée qui présente une teneur en eau prédéterminée, b) Un approvisionnement d'un composé calco-magnésien et d'un additif organique, c) Un mélange pour former une matière traitée présentant une teneur en eau inférieure à celle de la matière excavée, d) Un remblayage par la matière traitée de la ou des tfranchée(s) après pose du ou des élément(s) à enfouir, e) Un compactage de la matière traitée placée lors du remblayage, f) Une formation d'un sol présentant Un indice de portance immédiat supérieur ou égal à 5 %.
Le traitement des sols avec un composé calco-magnésien est une technique largement utilisée dans le domaine du génie civil qui permet de réutiliser des sols inaptes (généralement des sols fins argilo- sableux ou limono-argileux) dans la construction, plus particulièrement dans les remblais.
Le composé calco-magnésien assèche ainsi le sol et améliore son compactage, ce qui permet d'atteindre la capacité portante voulue.
Le traitement du sol excavé au moyen d'un composé calco- magnésien comme la chaux a des effets à court, moyen et long terme. À court terme, l'amélioration du sol se traduit par un effet de dessèchement, un effet de floculation des particules d'argile, un meilleur comportement de compactage et une augmentation de la capacité portante, tandis qu'à moyen et long terme, Un sol stabilisé montre une augmentation significative de la résistance du matériau formant le sol, à cause de la réaction pouzzolanique entre les minéraux argileux, plus particulièrement les éléments silico-alumineux, et la chaux ajoutée.
La technologie de traitement des sols est utilisée pour faciliter la réutilisation directe des sols excavés, notamment plastiques à contenance argilo-limoneux et humides pour éviter de les déverser et de les entreposer dans des décharges, tandis que des sables ou des sols secs seraient amenés sur le chantier à des fins de remblayage. La technologie permet une économie circulaire dans le secteur du terrassement.
Pour les applications nécessitant une éventuelle ré- excavation du sol traité après des mois ou des années, l'inconvénient de la technologie actuelle est l'augmentation excessive de la résistance du matériau formant le sol, ce qui rend l'excavation impossible manuellement ou avec un équipement léger.
Dans la construction de tranchées, les sols excavés sont en général humides, voire saturés d'eau. Ces sols sont ensuite traités à la chaux pour sécher, floculer et permettre une réutilisation directe dans le remblayage des tranchées. Lors de l'utilisation de sols fraîchement excavés, des dosages élevés de chaux sont utilisés pour accentuer l'assèchement des sols, permettant une réutilisation directe des sols traités mais ces dosages élevés de chaux nécessaires au séchage entraînent, dans Un second temps, un durcissement entre la chaux et les minéraux argileux conduisant à un matériau trop rigide. Le sol traité à la chaux développe alors des caractéristiques fondamentalement différentes du sol environnant et d'origine. Les conséquences sont des problèmes lors d'une éventuelle ré-excavation, le risque de fissuration des canalisations et la rupture d'interfaces de matériaux.
Le document US 5716448 décrit un procédé dans lequel le sol excavé est transformé en matériau de remblayage liquide ou en mortier par l'ajout d'un agent hydraulique de solidification (ciment ou chaux hydraulique) et d'un agent fluidifiant (eau) avec des additifs. Comme additifs, ce document décrit l'ajout de sucres et d'un agent dispersant du ciment.
Les liants hydrauliques connus de la personne de l'art durcissent d'eux-mêmes en présence d'eau. Les silicates de calcium du liant hydraulique réagissent avec l'eau pour former des phases de silicate de calcium hydraté CSH (Calcium Silicate Hydrate, en anglais).
Selon ce document, le mortier obtenu doit conserver un degré de fluidité approprié pendant un temps substantiel pour faciliter Ia mise en place (jusqu'a 90 min) ainsi qu'une excellente résistance finale minimale (mesurée après 7 et 28 jours), et présente peu ou pas de fissuration sur séchage.
Une analyse détaillée de ce document révèle que lorsque du ciment est utilisé comme liant hydraulique, en présence de 1,5 % en poids de sirop d'amidon, la résistance à la compression mesurée respectivement à 7 et à 28 jours est de 3,04 MPa et 8,43 MPa. Des résultats similaires sont obtenus avec le glucose. Bien que la chaux soit indiquée comme matériau hydraulique, il n'y a pas d'exemple dans ce document illustrant la chaux comme liant hydraulique.
Le document JPS59-84972 décrit l'utilisation d'une composition de stabilisation de sols qui permet de retarder la solidification et le durcissement dans un premier temps, au moment de la mise en place, mais d'atteindre rapidement dans une phase ultérieure la resistance à la compression minimale souhaitée.
La composition de stabilisation du sol est constituée de 0,1 à parties en poids de saccharides pour 100 parties en poids d'un composant ciment/chaux qui est un mélange de ciment et de chaux dans des proportions pondérale ciment/chaux de 99:1 à 70:30. 10 Le saccharide peut être du saccharose, du glucose, du fructose, du galactose ou du maltose, de la mélasse noire, du sucre brun ou similaire. Un acide oxycarboxylique peut être ajouté et dans ce cas, la quantité de saccharide et d'acide oxycarboxylique reste comprise entre 0,1 et 10 parties en poids de saccharides pour 100 parties en poids d'un composant ciment-chaux. Par contre, la teneur en poids de saccharide par rapport à la chaux est comprise entre 5 et 60% en poids par rapport au poids de chaux.
Selon ce document, la teneur en chaux doit être limitée sans quoi la résistance à la compression dans la phase ultérieure (mesurée à 28 jours) est insuffisante.
Comme on peut le constater, les travaux entrepris selon ces documents antérieurs se focalisent sur le maintien d'une ouvrabilité à court terme en retardant la prise et le durcissement initial pour améliorer la manipulation du sol traité au moment de sa mise en place, en visant à maintenir Un durcissement minimum ultérieur. Ils ne concement pas le contrôle du durcissement et de la résistance à la compression dans la phase ultérieure pour une plus longue durée.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en procurant un procédé de stabilisation des sols, plus particulièrement des sols excavés de tranchées, assurant une amélioration à court terme en quelques heures (réduction de la teneur en 5 eau et floculation conduisant à une portance immédiate suffisante), comparable à celle obtenue au moyen d'une chaux vive standard (de type aérienne, telle que définie selon la norme EN 459-1 paragraphe 4.3.1), tout en contrôlant la réaction entre le composé calco-magnésien (chaux) et les minéraux argileux conduisant à un développement modéré dela résistance du matériau à moyen et long terme.
L'invention vise à contrôler le durcissement et la résistance à la compression à une valeur maximale à terme (> plusieurs mois OU années) et est donc opposée aux arts antérieurs cités ci-avant, qui visent une valeur minimale à terme sur une période plus courte dans le temps.
Pour résoudre ce problème, il est prévu suivant l'invention un procédé tel qu'indiqué au début caractérisé en ce que, à l'étape de mélange : - ledit composé calco-magnésien est ajouté à ladite matière excavée, ensuite l'additif organique est ajouté à l'ensemble matière excavée et composé calco- magnésien, et le mélange est réalisé pour former ladite matière traitée, OU - ledit composé calco-magnésien est mélangé avec ladite matière excavée et ensuite l'additif organique est ajouté au mélange obtenu pour former ladite matière traitée, ou - ledit additif organique est ajouté à ladite matière excavée, ensuite le composé calco-magnésien est ajouté à l'ensemble matière excavée et composé calco- magnésien, et le mélange est réalisé pour former ladite matière traitée, OU
- ledit additif organique est mélangé à ladite matière excavée et ensuite le composé calco-magnésien est ajouté au mélange pour former ladite matière traitée, ledit composé calco-magnésien étant de la chaux vive et ledit additif étant choisi parmi, les monosaccharides, les disaccharides, les oligosaccharides et les polysaccharides et leurs, dérivés, plus particulièrement le galactose, le mannose, le xylose, le glucose, le fructose, le saccharose, en particulier le sucrose, l'érythrose, le thréose, l'allose, le tréhalose, l'amidon, l'amidon modifié ou hydrolysé, le sirop de sucre inversé, l'arabinose, le ribose, le maltose, le lactose, la cellulose, la cellulose modifiée, le maltotriose et le raffinose, les alcool saccharidiques, comme le sorbitol, le glucitol, l'érythrol, le lactitol, le maltitol, ou le xylitol, les acides carboxyliques et leurs sels, plus particulièrement les acides uroniques ou aldoniques, comme l'acide gluconique ou le gluconate de sodium, l'inuline, ou l'inuline modifiée, les pectines, les dextrines, et les cyclodextrines ainsi que leurs mélanges et en ce que le procédé comprend en outre un durcissement de la matière traitée et compactée, après l'étape de compactage de la matière traitée pour former un sol stabilisé qui présente une résistance à la compression Rc inférieure ou égale à 2 MPa, après 28 jours.
Comme on peut le constater, le procédé selon l'invention permet de contrôler le durcissement dans une phase ultérieure en permettant que le sol stabilisé présente une résistance à la compression
Rc n'excédant pas 2 MPa après 28 jours à 40 °C, alors qu'un traitement à la chaux standard génère une résistance à la compression Rc de 3 MPa ou plus après 28 jours à 40 °C, et ce, sans compromettre la portance immédiate.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de traiter des sols excavés sans devoir faire appel à d'autres sols, comme matières premières. De plus, lorsqu'il est nécessaire d'excaver une nouvelle fois le sol stabilisé obtenu par le procédé suivant l'invention, ce sol stabilisé peut facilement être récupéré, et éventuellement être traité à nouveau selon le procédé selon l'invention, en fonction des besoins de l'utilisateur.
De manière avantageuse, le composé calco-magnésien selon l'invention peut provenir d'une première source d'approvisionnement qui est séparée (distincte) d'une deuxième source d'approvisionnement prévue pour fournir l’additif organique selon le procédé de l'invention.
La résistance à la compression selon l'invention est mesurée en simulant le processus en laboratoire à l'optimum Proctor.
L’optimum Proctor est déterminé par l'essai Proctor normal décrit dans la norme EN13286-2 («Unbound and hydraulically bound mixtures - Part 2: Test methods for laboratory reference density and water content - Proctor compaction »). L'optimum Proctor désigne la teneur en eau pour laquelle le compactage conduit à une masse volumique sèche maximale qui correspond donc à un état de compacité maximum et à une capacité de résistance maximum à une énergie définie. Dans le contexte de la présente invention, des éprouvettes compactées dans des moules CBR, avec des dimensions de 152 mm (hauteur) et 152 mm de diamètre (selon la norme NF P 94 093) ont été réalisées avec un échantillon de sol traité selon l'invention, traité avec de la chaux ou non traité.
L'indice de portance immédiat (IP) mesure la résistance au poinçonnement du sol étudié. II caractérise l'aptitude du sol à permettre notamment la circulation des engins sur chantier. L'indice de portance immédiat (IPI) exprime en % le rapport entre les pressions produisant dans le même temps un enfoncement donné dans le sol testé et d'autre part dans un matériau type. Par définition, cet indice correspond à la plus grande des deux valeurs obtenues en appliquant les formules suivantes selon la norme EN 13286-47 :
Effort de pénétration à 25 mm d'enfoncement (en kN} x 100 13,35
Effort de pénétration à 5 mm d'enfoncement {en kN} x 160 19,93
De plus, le poinçon cylindrique qui applique la force doit de préférence avoir un diamètre de (50 + 0,5) mm (EN 13286-47).
Les éprouvettes sont réalisées dans le moule CBR (« California
Bearing Ratio », en anglais) par essai de compactage Proctor normal et sont mises dans le système de presse IPI avec une vitesse d'enfoncement de 1.27 mm/min. On obtient des courbes de la pression en fonction de l'enfoncement. Les courbes sont éventuellement corrélées et [IPI est calculé en prenant le maximum entre les valeurs IPI25 et IPI50. Le test est décrit dans la norme EN 13286-47 (“Unbound and hydraulically bound mixtures - Part 47: Test method for t$he determination of California bearing ratio, immediate bearing index and linear swelling”).
L'essai de compression simple se fait selon la norme NF EN 13286-41. Il consiste à soumettre une éprouvette à une force axiale jusqu'à la rupture. La résistance à la compression simple Rc est définie comme la contrainte mesurée à la rupture. L'appareillage utilisé pour cet essai est Une presse qui répond aux critères de la norme EN 13286-41.
Les éprouvettes de sol naturel ou de sol traité sont placées entre les deux plateaux parallèles de la presse. L'axe de l'éprouvette est orthogonal aux plateaux. L'application de la charge est conforme à la norme EN 13286-41 précitée. La force maximale subie par l'éprouvette est enregistrée. La résistance à la compression simple est calculée ensuite selon l'équation suivante :
Rc = F/Ac
OÙ :
Rc (N/mm? ou MPa): résistance à la compression simple,
F (N): force maximale sur l'éprouvette,
Ac (Mmm?): aire de la section transversale de l'éprouvette.
L'essai de compression simple est effectué sur deux éprouvettes au minimum. La résistance à la compression simple d'un échantillon est la moyenne arithmétique des valeurs obtenues.
L'essai de compression à 28 jours est effectué en maintenant les éprouvettes dans des conditions de température bien définie, comme par exemple à 20°C ou à 40°C. La température de 40 °C sera préférée car le résultat obtenu traduit les performances pour une plus longue période de temps, ce qui permet de simuler Un durcissement à long terme (plus d'un an).
Pendant les 28 jours de cure, les éprouvettes sont stockées de façon hermétique dans un film plastique et dans un sac plastique afin de maintenir la teneur en eau de l'éprouvette constante. La conservation à 40°C se fait dans une enceinte climatique. Les éprouvettes sont enlevées du sac et du film plastique juste avant l'essai de compression simple.
De plus, selon la présente invention, les étapes de traitement de sols ne requièrent pas d'équipement spécial ou d'autres modifications pratiques, le composé calco-magnésien ainsi que l'additif organique sont alimentés selon les modes de réalisation précités avec un dosage dans la même gamme que la chaux vive standard, ce qui permet de ne pas perturber les pratiques d'application sur les chantiers. Toutefois, le procédé selon la présente invention permet une ré-excavation plus facile des matériaux formant le sol, éventuellement manuellement ou avec un équipement léger, limitant les risques de dommages aux éléments environnants, tels que les tuyaux ou les câbles dans les applications de tranchées, y compris la fissuration de la chaussée recouvrant la tranchée nouvellement remplie.
Dans une forme de réalisation particulière de la présente invention, le composé calco-magnésien comprend de la chaux vive ou
Un composé vif présentant une teneur en CaO disponible, d'au moins 40 % en poids, de préférence d'au moins 50% en poids, plus particulièrement d'au moins 65% en poids, préférentiellement d'au moins 70% en poids, plus préférentiellement encore d'au moins 75% en poids, avantageusement d'au moins 80% en poids, de manière plus avantageuse encore d'au moins 90% en poids par rapport au poids du composé calco-magnésien.
La teneur en CaO disponible est avantageusement mesurée selon la norme EN 459-2.
De manière préférentielle, différentes classes de chaux vive sont connues de la personne du métier, notamment les classes CL 70, CL 80 et CL 90, telles que reprises dans la norme EN 459-2. Celles-ci peuvent comprendre respectivement une teneur en CaO disponible supérieure ou égale à 55, supérieure ou égale à 65, supérieure ou égale à 80. Ces types de chaux vives font également parties de la présente invention et peuvent être combinées avec les modes de réalisations décrits dans l'intégralité du présent document.
Selon une forme de réalisation préférée, le composé calco- magnésien est de la chaux vive, en particulier aérienne, présentant au moins l’une des caractéristiques suivantes : - une teneur en CaO et MgO total supérieure ou égale à 70% en poids et une teneur en CaO disponible supérieure ou égale à 55% en poids
- une teneur en CaO et MgO total supérieure ou égale à 80% en poids et une teneur en CaO disponible supérieure ou égale à 65 % en poids - une teneur en CaO et MgO total supérieure ou égale à 90% en poids et une teneur en CaO disponible supérieure ou égale à 80 % en poids
La chaux aérienne se divise en deux sous-familles, Ia chaux calcique (CL) et la chaux dolomitique (DL).
Selon une forme de réalisation avantageuse, le composé calco-magnésien est de la chaux vive, en particulier aérienne présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes : une teneur en CaO et MgO total, supérieure ou égale à 70% en poids, en particulier supérieure ou égale à 80% de préférence supérieure ou égale à 88 %, comme supérieure ou égale à 90 %, tout particulièrement supérieure ou égale à 95% en poids, et/ou une teneur en chaux disponible d'au moins 50 %, plus particulièrement d'au moins 55%, préférentiellement d'au moins 55%, préférentiellement encore d'au moins 70 %, de préférence supérieure à 85 %, avantageusement supérieure à 90%, plus avantageusement encore supérieure à 93 % en poids.
Selon un mode particulièrement avantageux, le composé calco-magnésien présente une taille de particules da inférieure à 2 mm et une taille de particules dso supérieure à 3 um, plus particulièrement supérieure à 4 um, et inférieur ou égal à 90 um.
Dans le cadre de la présente invention, le composé calco- magnésien sera préférentiellement la chaux vive aérienne. La chaux aérienne se divise en deux sous-familles, la chaux calcique (CL) et la chaux dolomitique (DL). Ce mode de réalisation permet d'améliorer encore les résultats obtenus. Une combinaison entre la chaux vive et l’additif organique selon l'invention sera avantageuse en ce qu'elle permet de procurer des résultats surprenants.
On entend par chaux vive, une matière solide minérale, dont la composition chimique est principalement de l'oxyde de calcium, CaO.
La chaux vive est communément obtenue par calcination de calcaire, principalement constitué de CaCOs. La chaux vive contient des impuretés, à savoir, des composés tels de l'oxyde de magnésium, MgO, de la silice, SIO2 ou encore de l'alumine, Al»O3, etc... à hauteur de quelques pourcents. Il est entendu que ces impuretés sont exprimées sous les formes précitées mais peuvent en réalité apparaître sous des phases différentes. Elle contient également en général quelques pourcents de
CaCOs résiduel, appelés incuits.
De plus, la personne de métier connait également des chaux dolomitiques qui peuvent contenir plus de 5 % de MgO, de manière particulière cette valeur peut être plus élevée en fonction du type de chaux dolomitiques. Par exemple, une chaux communément appelée DL 85 peut contenir plus de 30 % en masse de MgO par rapport au poids du composé calco-magnésien, mesuré selon la norme EN 459-1.
L'expression « matière excavée » se rapporte _ préférentiellement à des sols fins argilo-sableux ou limono-argileux. Cette matière présente une teneur en eau prédéterminée qui dépend de sa nature, ainsi du limon peut contenir entre 15 et 25 % en poids d'eau, voire davantage, du sable peut contenir entre 3 et 10 % d'eau, voire davantage et de l'argile contenir entre 20 et 40 % d'eau voire davantage, ces teneurs étant exprimées en fonction du poids de la matière sèche. II est évident que tout autre type de sol pourra être utilisé et est connu de la personne du métier.
De manière avantageuse, le sol (la matière excavée) visé dans le cadre de la présente invention présente une teneur en matière organique pouvant aller jusqu'à 6 % en poids, comme défini dans la
Norme EN 16907-2 : 2018 ou NBN EN 16907-2 :2019. La présente invention prévoit également de manière préférée le traitement de sol dont la teneur en matière organique est inférieure ou égale à 2 % en poids et/ou également les sols qui sont substantielement exempts de matière organique, soit autour de 0,1 % en poids, de préférence 0 % en poids. Ainsi, la teneur en matière organique dans le sol selon l'invention peut de préférence être comprise entre 0 et 6 % en poids.
Ainsi, l'ajout du composé calco-magnésien et de l'additif organique selon l'invention à la matière excavée permet de réduire la teneur en eau de la matière traitée (lire, assécher la matière traitée) qui présentera ainsi une quantité d'eau inférieure à la matière de départ.
Le procédé selon l'invention comprend une étape de remblayage par Ia matière traitée de la ou des tranchée(s) après pose du ou des éléments à enfouir. Ces éléments à enfouir peuvent être tout matériaux de construction que l'on peut retrouver sous terre, par exemple des conduits (eau, gaz ,...), des canalisations, des gaines techniques, des raccords, des tranchées d'égouts.
De manière avantageuse, il est à noter que le sol formé dans le cadre de la présente invention présente un indice de portance immédiat supérieur ou égal à 5 %, de préférence supérieur ou égal à 7 %, plus préférentiellement supérieur ou égal à 10 %.
Il est également possible d'atteindre un indice de portance supérieur ou égal à 12 % ou supérieur ou égal à 15 % ou supérieur ou égal à 20% ou supérieur ou égal à 25 %, ou supérieur ou égal à 30 % pour des cas pratiques connus de l'homme du métier. L'indice de portance immédiat peut même dépasser une valeur de 30 %.
Il est à noter que les valeurs d'indices de portance précitées peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, dans le procédé selon la présente invention, ladite alimentation de composé calco-magnésien est réalisée àraison de 1 à 10% en poids, particulièrement de 1 à 5% en poids, plus particulièrement de 1 à 3 % en poids du composé calco-magnésien par rapport au poids de matière sèche excavée.
Dans une forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention, ledit additif est alimenté à raison de 2 à 10% en poids d’ additif organique, de préférence de 3 à 7 % en poids d'additif organique, plus particulièrement de 4 à 6 % en poids d'additif organique ou à raison d'une quantité supérieure à 10 % en poids et inférieure à 20 % en poids d'additif organique, par rapport au poids de composé calco-magnésien.
De manière particulièrement avantageuse, selon la présente invention, l'additif organique est choisi parmi les saccharides et leurs dérivés, comme par exemple, les monosaccharides, les disaccharides, les oligosaccharides et les polysaccharides et leurs, dérivés, plus particulièrement le galactose, le mannose, le xylose, le glucose, le fructose, le saccharose, en particulier le sucrose, l'érythrose, le thréose, l'allose, le tréhalose, l'amidon, l'amidon modifié ou hydrolysé, le sirop de sucre inversé, l'arabinose, le ribose, le maltose, le lactose, la cellulose, la cellulose modifiée, le maltotriose et le raffinose, les alcool saccharidiques, comme le sorbitol, le glucitol, l'érythrol, le lactitol, le maltitol, ou le xylitol, les acides carboxyliques et leurs sels, plus particulièrement les acides uroniques ou aldoniques, comme l'acide gluconique ou le gluconate de sodium, l'inuline, ou l'inuline modifiée, les pectines, les dextrines, et les cyclodextrines ainsi que leurs mélanges.
Selon un mode préféré de la présente invention, l’additif organique est choisi parmi les saccharides et leurs dérivés, comme par exemple, les monosaccharides, les disaccharides, les oligosaccharides et les polysaccharides et leurs dérivés, plus particulièrement le galactose, le mannose, le xylose, le glucose, le fructose, le saccharose, en particulier le sucrose, l'érythrose, le thréose, l'allose, le tréhalose, l'amidon, l'amidon modifié ou hydrolysé, le sirop de sucre inversé, l'arabinose, le ribose, le mailtose, le lactose, la cellulose, la cellulose modifiée, le maltotriose et le raffinose, les alcool saccharidiques, comme le sorbitol, le glucitol, l'érythrol, le lactitol, le maltitol, ou le xylitol ainsi que leurs mélanges.
Plus particulièrement, selon la présente invention, le composé calco-magnésien est de la chaux vive, en particulier de la chaux vive aérienne. La chaux aérienne se divise en deux sous-familles, la chaux calcique (CL) et la chaux dolomitique (DL).
De manière préférée, la chaux aérienne est définie plus précisément dans la norme EN 459-1, relative à la chaux pour la construction.
Selon cette norme, le terme chaux désigne tant la chaux calcique que la chaux dolomitique et comprend l'oxyde et/ou l’'hydroxyde de calcium, l'oxyde et/ou l'hydroxyde de calcium- magnésium produits par la décomposition thermique (calcination) de carbonate de calcium naturel (par exemple calcaire, craie, coquillages) ou de carbonate de calcium et de magnésium naturel (par exemple calcaire dolomitique, dolomie).
Selon cette norme, la chaux aérienne est une des chaux précitées, qui se combine et durcit avec le dioxyde de carbone présent dans l'air. La chaux aérienne n'a pas de propriétés hydrauliques. La chaux aérienne se divise en deux sous-familles, la chaux calcique (CL) et la chaux dolomitique (DL).
Par contraste, la chaux à propriétés hydrauliques est une chaux de construction composée principalement d'hydroxyde de calcium, de silicates de calcium et d'aluminates de calcium. Elle a la propriété de prendre et de durcir lorsqu'elle est mélangée ou en contact avec de l'eau et/ou sous l'eau. La réaction avec le dioxyde de carbone atmosphérique fait partie du processus de durcissement. La chaux à propriétés hydrauliques est divisée en trois sous-familles, la chaux hydraulique naturelle (NHL), la chaux formulée (FL) et la chaux hydraulique (HL).
La chaux hydraulique est un liant constitué de chaux et d'autres matériaux tels que ciment, laitier de haut fourneau, cendres volantes, et autres matériaux appropriés. Elle a la propriété de prendre et de durcir sous l'eau. Le dioxyde de carbone atmosphérique contribue au processus de durcissement.
La chaux aérienne réagit, (1) avec le CO» de l'air pour durcir en CaCO3 ou (2) par une réaction pouzzolanique. La réaction pouzzolanique apparaît lorsque les cendres ou les argiles du matériau pouzzolanique qui contient de la silice et de l'alumine sont respectivement activées ou solubilisés par le pH élevé généré par la chaux dans le sol et réagissent avec le calcium pour former des silicates de calcium hydratés.
De préférence, le composé calco-magnésien présente une taille de particules da inférieure à 2 mm et une taille de particules dso supérieure à 3 um, plus particulièrement supérieure à 4 um, et inférieur ou égalà 90 um.
De manière avantageuse, le composé calco-magnésien est de la chaux vive présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes : une teneur totale en CaO disponible et MgO supérieure à 80% en poids et une teneur en chaux disponible d'au moins 70%.
Selon un mode particulièrement avantageux, ledit composé calco-magnésien est de la chaux vive, en particulier de la chaux vive aérienne.
D'autres formes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.
La présente invention concerne également un produit, éventuellement utilisé dans le domaine de la construction, du génie civil, du terrassement ou dans la stabilisation des sols en particulier de sols excavés. Ce produit peut être obtenu par le procédé selon l'invention, ce produit présentant une résistance à la compression Rc inférieure ou égale à 2 MPa, après 28 jours, de préférence à 40 °C.
Comme expliqué pour la composition de l'invention, toutes les caractéristiques qui ont été mentionnées ci-avant pour le procédé et/ou la composition peuvent aussi être combinées avec les modes de réalisations préférés décrits pour le produit selon l'invention.
En outre, le présent document cible aussi une utilisation du produit obtenu par le procédé selon l'invention dans le génie civil ou dans la consiruction.
Ainsi, l'utilisation du produit obtenu par le procédé selon l'invention permet de former un sol stabilisé qui présente un indice de portance immédiat supérieur à 5 % et une résistance à la compression Rc inférieure ou égale à 2 MPa, après 28 jours, de préférence à 40 °C.
Comme expliqué pour le produit de l'invention, toutes les caractéristiques qui ont été mentionnées ci-avant pour le procédé et / ou le produit peuvent aussi être combinées avec les modes de réalisations préférés décrits pour l'utilisation du produit obtenu par le procédé selon l'invention.
D'autres formes de réalisation du produit et de l’utilisation suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées
La notation dx représente un diamètre, exprimé en um, mesuré par granulométrie à diffraction laser avec le méthanol comme solvant porteur, par rapport auquel X % en volume des particules ou grains mesurées sont plus petites ou égales à ce diamètre. Avant la mesure, l'échantillon est soumis in situ à des ultrasons pendant 120 secondes pour améliorer la dispersion des particules sans risquer de casser les particules.
De préférence, le composé calco-magnésien de la composition calco-magnésienne est une chaux vive, en particulier une chaux vive aérienne. La chaux aérienne se divise en deux sous-familles, la chaux calcique (CL) et la chaux dolomitique (DL).
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins et aux exemples.
L'invention concerne un procédé, un produit et une utilisation dans le cadre d'une stabilisation des sols, préférentiellement dans le domaine de la construction ou du génie civil. Le produit est en particulier constitué de chaux vive (éventuellement partiellement combinée à des liants hydrauliques) et d'un additif organique qui sont ajoutés selon un ordre pré-établi comme énoncé dans le cadre de l'invention.
Le procédé selon l'invention permet de traiter efficacement des sols, en particulier des sols humides, plus particulièrement des sols limoneux ou argileux ou sablo-argileux. Il en résulte une réduction de la teneur en eau, une floculation des minéraux argileux et une capacité portante immédiate comparable à un traitement standard à la chaux vive. À moyen et long terme, le procédé selon la présente invention contrôle la réaction pouzzolanique assurant une augmentation modérée de la resistance du matériau obtenu. Cette propriété facilite une éventuelle excavation du matériau traité (sol stabilisé) après des mois ou des années manuellement ou avec un équipement léger, une compressibilité et un comportement similaire du volume traité avec les sols environnants et un développement de résistance limité.
Le contrôle de la réaction pouzzolanique est réalisé en ajustant de manière optimale l'additif organique pour : (1) maintenir l'effet desséchant lié à la réaction exothermique de la chaux vive qui s'hydrate pour forme l'hydroxyde de calcium, (2) maintenir l'effet de floculation de l'hydroxyde de calcium sur les minéraux argileux, (3) maîtriser Ia quantité de chaux disponible (libre) pour : a) augmenter le pH pour la solubilisation de la silice et de l'alumine de l'argile et du limon contenu dans le sol traité, et b) réaliser de manière contrôlée la reaction pouzzolanique conduisant au développement de la résistance et du module d'élasticité E.
La présente invention vise Un ajout bien défini en fonction des besoins sur chantier. Ainsi, une alimentation bi-composant (lire, composé calco-magnésien d'une part et l'additif organique d'autre part) sur un chantier avec dosage combiné du composé calco-magnésien et de l'additif organique peut être réalisée selon les modes de réalisation prévus par la présente invention.
Plus précisément, selon UN premier mode de réalisation, ledit composé calco-magnésien est d'abord ajouté à ladite matière excavée.
Ensuite, l'additif organique est ajouté à l'ensemble matière excavée et composé calco-magnésien, et le mélange est réalisé pour former ladite matière traitée.
Selon un deuxième mode de réalisation, ledit composé calco-magnésien est mélangé avec ladite matière excavée jusqu'à l'obtention d'un pré-mélange. Ensuite, l'additif organique est ajouté au pré-mélange obtenu pour former ladite matière traitée.
Lorsque l’additif organique est ajouté après le composé calco-magnésien, il est possible d’obtenir un sol stabilisé qui présente une résistance à la compression Rc inférieure à 1,3 MPa, après 28 jours à 40 °C, ce qui peut être particulièrement avantageux.
Selon un troisième mode de réalisation, ledit additif organique est ajouté à ladite matière excavée. Ensuite le composé calco- magnésien est ajouté à l'ensemble matière excavée et composé calco- magnésien et le mélange est réalisé pour former ladite matière traitée.
Selon un quatrième mode de réalisation, ledit additif organique est mélangé à ladite matière excavée pour former un pré- mélange. Ensuite, le composé calco-magnésien est ajouté au pré- mélange pour former ladite matière traitée.
Dans les exemples référencés ci-dessous, les normes suivantes ont été utilisées : l'Indice de Portance Immédiate mesurée selon la norme
EN 13286-47 et/ou NF P 94-078 et la résistance à la compression Rc peut être mesurée selon la norme EN 13286-41 et/ou NF P94-077.
Exemples
Exemple comparatif - 1
Un sol limoneux (VBS = 2.59 g/100g) est traité avec 2% (par rapport à la masse sèche du sol) de chaux vive standard — CL 90, CaO disponible = 91.2% et tso0=5.2 min.
L'indice de portance immédiat (IPI) à une teneur en eau au compactage qui correspond à l'optimum Proctor (WOPN = 16 %) est égal a 33 %.
La résistance à la compression Rc mesurée après une cure (conservation dans un environnement hermétiquement fermé) de 28 jours à 40°C est égale à 3,88 MPa (WOPN=16%, densité sèche = 98,5% OPN).
Exemple 1 - selon l'invention
Le même sol que celui utilisé dans l'exemple comparatif 1 est traité avec 1.9% (par rapport à la masse sèche du sol) d'un composé calco-magnésien (100 % de chaux vive standard) et mélangé, 0.1% (par rapport à la masse sèche du sol) de saccharose sont ensuite ajoutés pendant le mélange. L'indice de portance immédiat (IP) à une teneur en eau au compactage à l'optimum Proctor (WOPN = 16 %) est égale à 32 %.
La résistance à la compression (Rc) mesurée après une cure (conservation dans un environnement hermétiquement fermé) de 28 jours à 40°C est égale à 1.2 MPa (WOPN=16%, densité sèche=95% OPN). L'essais à 40°C est généralement reconnu pour simuler le potentiel de durcissement à long terme (plusieurs années).
Exemple 2 - selon l'invention
Le même sol que celui utilisé dans l'exemple comparatif 1 est additivé avec 0.1% (par rapport à la masse sèche du sol) de saccharose et mélangé, 1.9% (par rapport à la masse sèche du sol) d'un composé calco-magnésien (100 % de chaux vive standard) sont ensuite ajoutés pendant le mélange. L'indice de portance immédiat (IPI) à Une teneur en eau au compactage à l'optimum Proctor (WOPN = 16 %) est égale à 32 %.
La résistance à la compression (Rc) mesurée après une cure (conservation dans un environnement hermétiquement fermé) de 28 jours à 40°C est égale à 1.4 MPa (WOPN=16%, densité sèche=95% OPN). L'essais à 40°C est généralement reconnu pour simuler le potentiel de durcissement à long terme (plusieurs années).
Claims (8)
1. Procédé de stabilisation de sols, plus particulièrement des sols excavés de tranchées, comprenant : a) Une excavation de matière pour former une ou des tranchée(s) et collecte de la matière excavée qui présente une teneur en eau prédéterminée, b) Un approvisionnement d'un composé calco- magnésien et d'un additif organique, c) Un mélange pour former une matière traitée présentant une teneur en eau inférieure à celle de la matière excavée, d) Un remblayage par la matière traitée de la ou des tfranchée(s) après pose du ou des élément(s) à enfouir, e) Un compactage de la matière traitée placée lors du remblayage, fl Une formation d'un sol présentant un indice de portance immédiat supérieur ou égal à 5 %, caractérisé en ce que, à l'étape de mélange : - ledit composé calco-magnésien est ajouté à ladite matière excavée, ensuite l'additif organique est ajouté à l'ensemble matière excavée et composé calco-magnésien, et le mélange est réalisé pour former ladite matière traitée, ou - ledit composé calco-magnésien est mélangé avec ladite matière excavée et ensuite l'additif organique est ajouté au mélange obtenu pour former ladite matière traitée, ou
- ledit additif organique est ajouté à ladite matière BE2023/5238 excavée, ensuite le composé calco-magnésien est ajouté à l'ensemble matière excavée et composé calco-magnésien, et le mélange est réalisé pour former ladite matière traitée, ou - ledit additif organique est mélangé à ladite matière excavée et ensuite le composé calco- magnésien est ajouté au mélange pour former ladite matière traitée ledit composé calco-magnésien étant de la chaux vive et ledit additif étant choisi parmi les monosaccharides, les disaccharides, les oligosaccharides et les polysaccharides et leurs, dérivés, plus particulièrement le galactose, le mannose, le xylose, le glucose, le fructose, le saccharose, en particulier le sucrose, l'érythrose, le thréose, l'allose, le tréhalose, l'amidon, l’amidon modifié ou hydrolysé, le sirop de sucre inversé, l'arabinose, le ribose, le maltose, le lactose, la cellulose, Ia cellulose modifiée, le maltotriose et le raffinose, les alcool saccharidiques, comme le sorbitol, le glucitol, l'érythrol, le lactitol, le maltitol, ou le xylitol, les acides carboxyliques et leurs sels, plus particulièrement les acides uroniques ou aldoniques, comme l'acide gluconique ou le gluconate de sodium, l'inuline, ou l'inuline modifiée, les pectines, les dextrines, et les cyclodextrines ainsi que leurs mélanges et en ce que le procédé comprend en outre un durcissement de la matière traitée et compactée, après l'étape de compactage de la matière traitée pour former un sol stabilisé qui présente une résistance à la compression Rc inférieure ou égale à 2 MPa, après 28 jours.
2. Procédé de stabilisation de sols, plus particulièrement des sols excavés de tranchées selon la revendication 1, dans lequel le composé calco-magnésien de la composition calco-magnésienne est de la chaux vive ou un BE2023/5238 composé vif présentant Une teneur en CaO disponible d'au moins 40 % en poids, de préférence d'au moins 50% en poids, plus particulièrement d'au moins 65% en poids, préférentiellement d'au moins 70% en poids, plus préférentiellement encore d'au moins 75% en poids, avantageusement d'au moins 80% en poids, de manière plus avantageuse encore d'au moins 90% en poids par rapport au poids du composé calco-magnésien.
3. Procédé de stabilisation de sols, plus particulièrement des sols excavés de tranchées selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel ladite alimentation de composé calco-magnésien est réalisée à raison de 1 à 10% en poids, plus particulièrement de 1,5 à 5 % en poids du composé calco-magnésien par rapport au poids de matière sèche excavée.
4. Procédé de stabilisation de sols, plus particulièrement de sols excavés de tranchées selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit additif est alimenté à raison de 2 à 10 % en poids d'additif organique, de préférence de 3 à 7 % en poids d'additif organique, plus particulièrement de 4 à 6 % en poids ou entre 10 et 20 % en poids d'additif organique, par rapport au poids de composé calco- magnésien.
5. Procédé de stabilisation de sols, plus particulièrement des sols excavés de tranchées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le composé calco-magnésien est de la chaux vive aérienne.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composé calco- magnésien présente une taille de particules des inférieure à 2 mm et une taille de particules dso supérieure à 3 yum, plus BE2023/5238 particulièrement supérieure à 4 um, et inférieur ou égal à 90 um.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composé calco- magnésien est de la chaux vive présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes : Une teneur totale en CaO disponible et MgO supérieure à 80% en poids et une teneur en chaux disponible d'au moins 70%.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit composé calco- magnésien est de la chaux vive aérienne.
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| JP3496769B2 (ja) * | 1994-04-22 | 2004-02-16 | 電気化学工業株式会社 | 掘削土の固化材 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5984972A (ja) | 1982-11-05 | 1984-05-16 | Tokuyama Soda Co Ltd | 土質安定材組成物 |
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2023
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- 2023-03-29 WO PCT/EP2023/058161 patent/WO2023186991A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1123185A (fr) * | 1978-12-12 | 1982-05-11 | William H. Griffin | Methode de stabilisation du sol et de remblai pour tiges de terre |
| JP3496769B2 (ja) * | 1994-04-22 | 2004-02-16 | 電気化学工業株式会社 | 掘削土の固化材 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20240314 |