EP4638639A1 - Procede de preparation d'une structure etanche a base de sol stabilise - Google Patents

Procede de preparation d'une structure etanche a base de sol stabilise

Info

Publication number
EP4638639A1
EP4638639A1 EP23837196.7A EP23837196A EP4638639A1 EP 4638639 A1 EP4638639 A1 EP 4638639A1 EP 23837196 A EP23837196 A EP 23837196A EP 4638639 A1 EP4638639 A1 EP 4638639A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
soil
stabilized
weight
binder
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23837196.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nouffou TAPSOBA
Nicolas Richard
Ivan SERCLERAT
Tifenn GIACOMETTI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Holcim Technology Ltd
Original Assignee
Holcim Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Holcim Technology Ltd filed Critical Holcim Technology Ltd
Publication of EP4638639A1 publication Critical patent/EP4638639A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/01—Flat foundations
    • E02D27/02—Flat foundations without substantial excavation

Definitions

  • the present invention relates to a method of stabilizing and waterproofing soil by preparing a waterproof structure based on stabilized soil, in which the structure consists of one or more layers of stabilized soil.
  • a stable and rigid ground is necessary in certain applications, such as paving, construction, traffic structures, embankments, leveling or upper parts of earthworks, platforms, layer of shape, road base or even construction site tracks, hydraulic structures such as canals, dams, retention basins, tailings basins. To do this, it is then necessary to stabilize the ground located in the construction zone.
  • This stabilization can be achieved by combining cement with the soil.
  • Combinations of cement and soil are called, among other things, soil cement, cement-treated base, cement-stabilized soil, and cement-treated soil.
  • Creating cement-stabilized soil involves adding specific amounts of cement per unit of soil. The soil is then mixed, moistened if necessary and then re-mixed, leveled and compacted to meet the requirements specified in the site plans and drawings. Over time, floors treated with cement harden and gain strength and rigidity.
  • This surface layer is generally prepared using bentonite, a natural smectite-type clay with high swelling power which makes it possible to obtain perfect and lasting waterproofing of the floors.
  • a waterproof structure based on stabilized soil includes:
  • a layer which provides the desired mechanical resistance generally a mixture of soil, typically earth, and a mineral binder
  • a waterproofing layer which can be made up of:
  • the present invention seeks to overcome these drawbacks by providing a stabilized soil having both waterproofing properties and mechanical performance. These performances are advantageously obtained in the short, medium and long term.
  • the invention provides a simple method of soil stabilization, in which stabilized soil can be used as the sole component of a waterproofing device.
  • the invention provides a structural waterproofing solution.
  • the waterproof structure based on stabilized soil may be in contact with outside air, water or even an upper layer which may or may not be a surface layer.
  • these applications can be paving, construction, traffic structures, embankments, leveling or upper parts of earthworks, platforms, subgrade, road base or even construction site tracks, hydraulic structures such as canals, dams, retention basins, tailings basins.
  • the subject of the invention is a method for preparing a waterproof structure, having mechanical resistance, based on stabilized soil, in which the structure consists of one or more layers, advantageously one layer, of stabilized soil, comprising the following steps :
  • the stabilizing composition comprising:
  • a water-repellent additive selected from the group consisting of a silane, a polysiloxane, a fatty acid salt, and mixtures thereof;
  • additive(s) selected from the group consisting of bentonite, a clay deflocculant, a water reducing agent, and their mixtures;
  • the layer of stabilized soil obtained has a compressive strength at 28 days, determined according to standard NF EN 13286-41:2003, greater than 0.3 MPa.
  • the layer of stabilized soil obtained has a permeability, determined according to standard NF EN ISO 17892-11:2019, of less than 2.10 9 ms 1 .
  • the composition comprises, as road hydraulic binder, a binder comprising at least 10% by weight of lime, relative to the total weight of the binder.
  • the composition comprises, as road hydraulic binder, a binder comprising at least 30% by weight of Portland clinker, relative to the total weight of the binder.
  • the soil to be stabilized can be selected from the group consisting of class Al, A2, A3, A4, Bl, B2, B3, B4, B5, B6, ClAi, CIBi, C2Ai, C2Bi, Dl, D2, D3 and one of their mixtures according to the GTR soil classification standard NF - Pll-300 1992.
  • the mixture of 1% to 20% by weight, preferably from 2% to 10% by weight, relative to the total weight of the stabilized dry soil, of the stabilizing composition with the soil to stabilize comprises, in addition to the components of the starting soil, by weight relative to the total weight of the stabilized dry soil
  • the soil is humidified to reach a water content ranging from 2% to 40% by weight relative to the dry weight of the soil to be stabilized.
  • step (ii) of compaction makes it possible to achieve a densification of more than 90% of the maximum dry density determined according to NF EN 13286-2:2010.
  • each layer of stabilized soil has a thickness of less than 45 cm, preferably ranging from 20 cm to 40 cm.
  • the structure is a covering layer or an embankment.
  • the invention also relates to the use of a composition
  • a composition comprising:
  • a water-repellent additive selected from the group consisting of a silane, a polysiloxane, a fatty acid salt, and mixtures thereof;
  • additive(s) selected from the group consisting of bentonite, a clay deflocculant, a water reducing agent and their mixtures; for the preparation of a stabilized soil having both waterproofing properties and mechanical performance.
  • the stabilized soil is obtained by mixing the soil to be treated with the composition.
  • the present invention relates to a method for preparing a waterproof structure based on stabilized soil, in which the structure consists of one or more layers, advantageously one layer, of stabilized soil, comprising the following steps:
  • the stabilizing composition comprising:
  • a water-repellent additive selected from the group consisting of a silane, a polysiloxane, a fatty acid salt, and mixtures thereof;
  • additive(s) selected from the group consisting of bentonite, a clay deflocculant, a water reducing agent and their mixtures;
  • soil to be stabilized designate the soil intended to be used to prepare the waterproof structure by bringing it into contact with the LHR, the water-repellent additive and possibly one or more optional additives.
  • stabilized soil designate the soil constituting the waterproof structure which has been placed in contact with the LHR, the water-repellent additive and possibly one or more optional additives.
  • the stabilized soil according to the invention has improved compressive strength and tightness compared to the soil to be stabilized.
  • the layer of stabilized soil obtained has a compressive strength at 28 days, determined according to standard NF EN 13286-41:2003, greater than 0.3 MPa and a permeability, determined according to standard NF EN ISO 17892 -11:2019, less than 2.10 -9 m.s' i
  • stabilized soil layer we mean a layer comprising the mixture and/or the in situ reaction product of the different constituents used, some of these constituents being able to react and/or being intended to react with each other, at less partially, during the different stages of preparation of the layer. Due to the improved mechanical and waterproofing properties of the stabilized soil layer, the upper waterproofing layer used in conventional methods is no longer necessary.
  • the layer of stabilized soil according to the present invention advantageously has a compressive strength at 28 days greater than 0.5 MPa, preferably greater than 1.0 MPa, preferably greater than 1.2 MPa, preferably greater than 1, 4 MPa, preferably greater than 1.6 MPa, preferably greater than 1.8 MPa and preferably greater than 2.0 MPa.
  • the compressive strength of the layer is measured according to standard NF EN 13286-41:2003.
  • the stabilized soil layer according to the present invention typically has a permeability less than 2.10' 9 ms -1 , preferably less than 1.10' 9 ms-1, preferably less than 5.10 10 m.s' 1 and preferably less than 1 ,O.1O 10 ms-1.
  • the permeability of the layer is measured according to standard NF EN ISO 17892-11:2019.
  • the soil to be stabilized can be any type of soil.
  • the soil to be stabilized is generally composed of a mixture of natural, artificial, waste and recycled materials.
  • the soil to be stabilized is selected from the group consisting of a soil of class Al, A2, A3, A4, Bl, B2, B3, B4, B5, B6, ClAi, CIBi, C2Ai, C2Bi, Dl, D2, D3 and one of their mixtures according to the GTR soil classification standard NF - Pll-300 1992.
  • the method may include a step of moistening the soil to be stabilized.
  • the soil generally has an optimal moisture content, assessed using the normal Proctor test according to standard NF EN 13286-2:2010.
  • the water content of implementation can be different from the optimal water content, of the order of -2% to +4% compared to the optimum water content and this depending on the type of soil and the treatment binder expressed in relation to the dry weight of the material considered (soil alone or soil+cement).
  • step (i) the soil is humidified to reach a water content ranging from 2% to 40% by weight relative to the dry weight of the soil to be stabilized.
  • step (i) 80% to 99% by weight are mixed, preferably from 85% to 98% by weight, preferably from 90% to 96% by weight, relative to the weight. total dry stabilized soil, soil to be stabilized with stabilizing composition.
  • the dry soil represents from 70% to 99% by weight relative to the weight of the waterproof layer, preferably from 80% to 99%, preferably from 85% to 98%, and preferably from 90% to 96% by weight relative to the total weight of the waterproof layer.
  • the stabilizing composition a combination of a hydraulic road binder and at least one water-repellent additive is used.
  • the stabilizing composition a combination of a hydraulic road binder and at least one water-repellent additive.
  • the binder and the additive(s) can be added separately.
  • the components of the stabilizing composition are not necessarily pre-mixed with their mixture with the soil to be stabilized.
  • the stabilizing composition preferably in the proportions adapted to the proportions above, can be in the form of a preparation kit with or without premix of binder, water-repellent additive and possibly one or more optional additives.
  • step (i) we mix from 1% to 20% by weight, preferably from 2% to 15% by weight, preferably from 4% to 10% by weight, relative to the weight total of the dry stabilized soil, of the stabilizing composition with the soil to be stabilized.
  • An LHR is defined either in standard NF EN 13282-1:2014, or in standard and NF EN 13282-2:2015.
  • An LHR comprises main constituents whose proportion exceeds 10% by weight and which are chosen from: a) the constituents described in the cement standard NF EN 197-1:2012 or the NF EN 197-5:2021 standard; b) lime.
  • a binder according to the invention is also any binder obtained by mixing Portland clinker with any of the components described in the standard on road hydraulic binders (NF EN 13282-1 and NF EN 13282-2).
  • the binder comprises at least 10% by weight of lime, relative to the total weight of the binder. More advantageously, the binder comprises from 10% to 40% by weight of lime, relative to the total weight of the binder.
  • the lime may be calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide or mixtures thereof.
  • the binder comprises at least 30% by weight of Portland clinker, relative to the total weight of the binder. More advantageously, the binder comprises from 30% to 90% by weight of Portland clinker, more advantageously from 40% to 70% by weight relative to the total weight of the binder.
  • the binder may also comprise blast furnace slag, advantageously in a content ranging from 10% by weight to 50% by weight, and preferably from 10% by weight to 30% by weight.
  • the binder may also comprise fly ash, in particular siliceous fly ash, advantageously in a content ranging from 5% by weight to 40% by weight, preferably from 10% by weight to 25% by weight.
  • the binder may include secondary constituents, each not exceeding 10% by weight, as defined in standard NF EN 13282-1:2014.
  • calcium sulfate can be added to these main and secondary constituents.
  • cement The main constituents described in the cement standard NF EN 197-1:2012 present in the binder are also called “cement”.
  • the binder content in the stabilized soil ranges from 1% to 29.95% by weight, preferably from 1% to 20 % by weight and more preferably from 2% to 10% by weight relative to the weight of stabilized dry soil.
  • the water-repellent additive is selected from the group consisting of a silane, a polysiloxane, a fatty acid salt, and mixtures thereof.
  • the polysiloxanes may be polysiloxane derivatives represented by the following general formula (I) (RîSiOjn in which n is an integer between 1 and 70; R, identical or different, is selected from the group consisting of the groups: C1-C20 alkyl , C1-C20 alkoxy, C1-C20 hydroxyalkyl, C1-C20 aminoalkyl, C1-C20 haloalkyl, C7-C20 aralkyl, C6-C20 aryl groups or a derivative of these groups.
  • R is chosen from the group consisting of. In the invention, the number.
  • a C1-C20 or Cl to C20 alkyl means an alkyl having a carbon number between 1 and 20.
  • the silane compound may be an alkoxysilane derivative represented by the following general formula (II): R 1 n Si(OR 2 ) 4.n in which n is equal to 1, 2 or 3; R 1 , identical or different, is a C1-C20 alkyl, C1-C20 alkoxy, C2-C20 alkenyl, C6-C20 aryl, C7-C20 aralkyl group or a derivative of these groups, and the substituents R 1 in a molecule can be all the same or different; R 2 is a C1-C20 alkyl group, preferably a C1-C6 alkyl group.
  • R 1 is chosen from the group consisting of C1-C12 alkyl, C1-C12 alkoxy, C1-C12 hydroxyalkyl, C1-C12 aminoalkyl, C1-C12 haloalkyl, C7-C14 aralkyl and aryl at C6-C12.
  • the silane type compound may also be any compound bearing one or more silane functions of general formula (III) *- R 1 n Si(OR 2 ) 4.n in which * represents the point of connection to the compound and n, R 1 and R 2 are as defined previously for general formula (II).
  • formula (III) *- R 1 n Si(OR 2 ) 4.n in which * represents the point of connection to the compound and n, R 1 and R 2 are as defined previously for general formula (II).
  • tris(alkoxysilane)isocyanurate such as tris(3-(trimethoxysilyl)propoyl)isocyanurate.
  • the silane and the polysiloxane can be chosen from the group consisting of isobutylmethoxysilane, polydimethylsiloxane, amino-functional polydimethylsiloxane, aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, iso-octyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, iso-octyltrimethoxysilane, potassium silicone, sodium silicone, potassium methylsiliconate, tris(alkoxysilane)isocyanurate, such as tris(3-(trimethoxysilyl)propoyl)isocyanurate and mixtures thereof.
  • the silane and the siloxane can be chosen from the group consisting of polydimethylsiloxane, octyltriethoxysilane, iso-octyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, iso-octyltrimethoxysilane, potassium methylsiliconate, tris(alkoxysilane)isocyanurate , such as tris(3-(trimethoxysilyl)propoyl)isocyanurate and mixtures thereof.
  • the fatty acid salt may be a compound corresponding to the formula R 3 COOH in which R 3 is a linear or branched alkyl comprising a carbon number ranging from C15 to C48, preferably from C18 to C45, preferably from C20 to C40, and more preferably from C24 to C36.
  • R 3 is a linear alkyl.
  • the fatty acid is a salt of zinc, sodium, calcium, magnesium, manganese, copper or a mixture of these.
  • the fatty acid salt is selected from the group consisting of a stearate salt, preferably selected from the group consisting of sodium stearate, calcium stearate and a mixture thereof.
  • the water-repellent additive is selected from the group consisting of calcium stearate, polydimethylsiloxane, octyltriethoxysilane, iso-octyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, iso-octyltrimethoxysilane, potassium methylsiliconate, tris( alkoxysilane)isocyanurate, such as tris(3-(trimethoxysilyl)propoyl)isocyanurate and mixtures thereof.
  • the content of water-repellent additive added ranges from 0.05% to 10% by weight, preferably from 0.1% to 6% by weight and more preferably from 0.2%. at 5% by weight relative to the weight of cement.
  • the water-repellent additive is a silane, which is added in a content ranging from 0.1% to 5% by weight relative to the weight of cement.
  • the water-repellent additive is a polysiloxane, which is added in a content ranging from 0.1% to 5% by weight relative to the weight of cement.
  • the water-repellent additive is a fatty acid salt, which is added in a content ranging from 0.1% to 7% by weight relative to the weight of cement.
  • the water repellent additive can be added in a dry state or in a liquid state.
  • the content is expressed as a % by weight of the solid content in the liquid mixture relative to the total weight of the cement.
  • the water-repellent additive is in the liquid state with a solid additive content of between 10 and 70% by weight, preferably between 30 and 60% by weight.
  • the stabilizing composition may also comprise one or more additive(s) selected from the group consisting of bentonite, a clay deflocculant, a water reducing agent, and mixtures thereof.
  • the bentonite content ranges from 0% to 10% by weight, preferably from 1% to 4% by weight and preferably from 2% to 4% by weight, relative to the total weight of stabilized dry soil.
  • the clay deflocculating additive can be selected from the group consisting of sodium or potassium phosphates, sodium or potassium silicates, and mixtures thereof.
  • the deflocculating additive is sodium hexametaphosphate.
  • the content of deflocculating additive ranges from 0% to 1% by weight, preferably from 0.01% to 1% by weight and preferably from 0.01% to 0.8% by weight, relative to the total weight of the stabilized dry soil .
  • the water reducing agent can be selected from the group consisting of a plasticizer, a superplasticizer and a mixture thereof.
  • Water reducers include, for example, lignosulfonates, hydroxycarboxylic acids, carbohydrates and other specialized organic compounds, for example glycerol, polyvinyl alcohol, sodium alumino-methyl-siliconate, sulfanilic acid and casein.
  • Superplasticizers belong to a new class of water reducers, chemically different from normal water reducers and capable of reducing water quantities by around 30%.
  • Superplasticizers have been broadly classified into four groups: sulfonated naphthalene formaldehyde (SNF) condensates (usually a sodium salt); sulfonated melamine formaldehyde (SMF) condensates; modified lignosulfonates (MLS); And the others. More recent superplasticizers include polycarboxylic compounds such as polycarboxylates, e.g. polyacrylates.
  • a superplasticizer is preferably a new generation superplasticizer, for example a copolymer containing a polyethylene glycol as grafted chain and carboxylic functions in the main chain such as a polycarboxylic ether.
  • a polycarboxylic ether such as a polycarboxylic ether.
  • Sodium polycarboxylate-polysulfonates and sodium polyacrylates can also be used.
  • Phosphonic acid derivatives can also be used.
  • the water reducing agent is a polynaphthalene sulfonate polymer, a polycarboxylate, a polymelamine sulfonate or a mixture thereof.
  • the content of water reducing agent ranges from 0% to 5% by weight, preferably from 0.1% to 4% by weight, preferably from 0.2% to 3% by weight, relative to to the total weight of stabilized dry soil.
  • the stabilized soil obtained comprises, in addition to the components of the starting soil, by weight relative to the total weight of the stabilized dry soil
  • the waterproof structure is prepared by a process comprising the following steps:
  • a composition comprising the binder and the pre-mixed additive(s) can be added or each constituent of the stabilizing composition can be added separately, simultaneously or spread out. in time.
  • the binder we could consider adding cement and lime separately.
  • the mixing step can be carried out by any method known to those skilled in the art allowing a homogeneous monolayer to be obtained.
  • the mixture is carried out using a pulvimixer type mixer.
  • the soil to be stabilized is treated in situ, that is to say directly on site without transportation.
  • the compaction is advantageously mechanical compaction.
  • the compaction is also carried out directly on site.
  • Compaction can be carried out to reduce the thickness of the monolayer by at least 10%, preferably by at least 15%, preferably by at least 20% and preferably by 20 to 25%.
  • Compaction step (ii) advantageously makes it possible to achieve a densification of more than 90% of the maximum dry density determined according to NF P 94-093:2014 or NF EN 13286-2:2010.
  • Water can be added during step (i), in order to achieve optimal soil compaction parameters and also to allow hydration of the cement.
  • the soil prior to step (i) the soil is humidified to reach a water content ranging from -2% to +4% compared to the optimal water content of the soil to be stabilized.
  • the process may include the following steps:
  • step (i-2) the soil to be stabilized and the added water can be mixed to ensure better homogeneity.
  • step (i-1) the binder and the additive(s) are spread directly onto the soil to be stabilized having the target water content.
  • Mixing step (i) mixes the binder, the additive(s) and the soil to be stabilized.
  • Step (ii) of mechanical compaction advantageously makes it possible to achieve densification: 97% of the MDD (Maximum Dry Density).
  • Step (ii) is advantageously carried out by carrying out the following steps:
  • This process is advantageously carried out on a soil ready to be stabilized, that is to say a soil in which the large elements have been removed and which has advantageously been scarified.
  • This process is particularly suitable when the waterproof structure is a capping layer.
  • the layer of stabilized soil obtained following step (ii) has a thickness of less than 45 cm, preferably ranging from 20 cm to 40 cm.
  • the waterproof structure is advantageously made up of one or two layers of stabilized soil.
  • the waterproof structure comprises more than one layer of stabilized soil, then, following step (ii), steps (i) and (ii) are repeated.
  • the sealed structure can then be in contact with outside air, water or even an upper layer which may or may not be a surface layer.
  • such a structure could be intended for paving, construction, traffic structures, embankments, levels or upper parts of earthworks, platforms, subgrade layers, pavement bases or even construction tracks, hydraulic structures such as canals, dams, retention basins, tailings basins.
  • the invention also relates to the use of a stabilized soil according to the invention for a construction structure, preferably the construction of roads, buildings, hydraulic structures such as canals, dams, retention basins, tailings ponds .
  • the process does not include a step of adding a sealing layer of any kind.
  • the structure combines waterproofing and structural properties.
  • composition comprising:
  • the stabilized soil can thus be used as the sole constituent of a waterproofing device for a structure.
  • the sealing device consists of at least one layer of stabilized soil.
  • Compressive strength at 28 days is determined according to standard NF EN 13286-41 of July 2003.
  • the evaluation is carried out according to the NF EN ISO 17892-11 standard. Two test pieces from the same mixture are tested. The permeability is calculated according to the previous standard and expressed as flow velocity in ms-1. Water permeability is measured using an edometer. The standard followed for laboratory tests is: NF EN ISO 17892-11:2019.
  • the soil to be stabilized is loamy soil classified A2 according to the GTR soil classification standard NF - Pll-3001992.
  • the road hydraulic binder (LHR) has the following formulation:
  • the comparative formulations are made with bentonite alone or mixed with hydrated lime (Ca(OH) in the proportions given in Table 1 below.
  • specimens are prepared for the evaluation of mechanical resistance and for permeability tests.
  • the treated soil is compacted using a special mold in a small stainless ring (70 mm in diameter and 20 mm thick) using a press device in static compression mode. After compaction, the stainless ring with the treated soil is leveled on both sides using a metal ruler. Then, the sample is weighed and placed in an airtight plastic bag for 24 hours in a climate chamber regulated at 20°C and 95% relative humidity.
  • FC1 comparative test specimen including the soil to be stabilized and bentonite
  • FC2 comparative test piece including the soil to be stabilized, bentonite and lime

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de stabilisation et d'imperméabilisation de sol par la préparation d'une structure étanche à base de sol stabilisé, dans lequel la structure consiste en une ou plusieurs couches d'un sol stabilisé.

Description

PROCEDE DE PREPARATION D'UNE STRUCTURE ETANCHE A BASE DE SOL STABILISE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de stabilisation et d'imperméabilisation de sol par la préparation d'une structure étanche à base de sol stabilisé, dans lequel la structure consiste en une ou plusieurs couches d'un sol stabilisé.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans le domaine de la construction, un sol stable et rigide est nécessaire dans certaines applications, telles que le pavage, la construction, les structures de circulation, les remblais, l'arases ou les parties supérieures de terrassement, les plateformes, de couche de forme, d'assise de chaussée ou encore de pistes de chantier, d'ouvrage hydraulique tels que canaux, barrages, bassins de rétention, bassins à résidus. Pour ce faire, il convient alors de stabiliser le sol se trouvant au niveau de la zone de construction. Cette stabilisation peut être réalisée en combinant du ciment avec le sol. Les combinaisons de ciment et de sol sont appelées, entre autres, ciment de sol, base traitée au ciment, sol stabilisé au ciment et sol traité au ciment. La création d'un sol stabilisé au ciment implique l'ajout de quantités spécifiques de ciment par unité de sol. Le sol est ensuite malaxé, humidifié si nécessaire puis re-malaxé, nivelé et compacté pour répondre aux exigences spécifiées dans les plans et dessins du chantier. Au cours du temps, les sols ainsi traités au ciment durcissent et gagnent en résistance et en rigidité.
Lorsque l'on désire assurer l'étanchéité de la structure à base de ce sol stabilisé, une couche supplémentaire étanche est ajoutée. Cette couche de surface est généralement préparée en utilisant de la bentonite, argile naturelle de type smectite à haut pouvoir de gonflement qui permet d'obtenir une parfaite et pérenne étanchéité des sols.
Ainsi, une structure étanche à base de sol stabilisé comprend :
- une couche qui fournit la résistance mécanique recherchée, généralement un mélange de sol, typiquement de terre, et d'un liant minéral ;
- une couche d'étanchéité qui peut être constituée :
- d'un mélange de sol, typiquement de terre et de bentonite, d'épaisseur généralement d'environ 30 cm ; ou - d'une couche imperméable bitumineuse ; ou
- d'une membrane d'étanchéité ; ou
- un mélange de l'ensemble de ces solutions.
Aucune exigence en termes d'imperméabilité n'est attendue de la couche de sol stabilisé. Aucune exigence en termes de résistance mécanique n'est attendue de la couche d'étanchéité
Une telle approche est complexe en raison du fait que deux couches sont nécessaires pour le dispositif complet d'étanchéité. Par ailleurs, le mélange de sol et de bentonite est souvent collant, difficile à manipuler et à compacter II est en outre très sensible aux aléas météorologiques (type pluies modérées et ou intenses) ce qui rend le site potentiellement inaccessible durant plusieurs jours pour les engins de chantier. Enfin, les solutions de membrane ou de bitume nécessitent de mettre en oeuvre, séquentiellement, deux ateliers distincts : un pour le traitement du sol, puis un autre pour la solution d'étanchéité
La présente invention cherche à surmonter ces inconvénients en fournissant un sol stabilisé ayant à la fois des propriétés d'imperméabilisation et des performances mécaniques. Ces performances sont avantageusement obtenues à court, moyen et long terme. L'invention fournit une méthode simple de stabilisation du sol, dans laquelle un sol stabilisé peut être utilisé en tant que seul constituant d'un dispositif d'étanchéité. L'invention fournit une solution d'imperméabilisation structurelle.
En fonction de l'application pour laquelle la structure étanche à base de sol stabilisé est destinée, elle pourra être en contact avec l'air extérieur, de l'eau ou encore une couche supérieure pouvant ou non être une couche de surface. A titre d'exemple, ces applications peuvent être le pavage, la construction, les structures de circulation, les remblais, l'arases ou les parties supérieures de terrassement, les plateformes, de couche de forme, d'assise de chaussée ou encore de pistes de chantier, d'ouvrage hydraulique tels que canaux, barrages, bassins de rétention, bassins à résidus.
La présente invention présente les avantages suivants :
- facilité et simplicité de mise en oeuvre ;
- économie de matières premières / sols ;
- réduction du coût de la construction du fait d'une opération de traitement en moins ;
- réduction du nombre de couches de la structure finale. RESUME DE L'INVENTION
L'invention a pour objet un procédé de préparation d'une structure étanche, ayant une résistance mécanique, à base de sol stabilisé, dans lequel la structure consiste en une ou plusieurs couches, avantageusement une couche, d'un sol stabilisé, comprenant les étapes suivantes :
(i) mélanger, en poids par rapport au poids total du sol stabilisé :
- de 70% à 99% de sol à stabiliser ;
- de 1% à 30% en poids d'une composition stabilisante ; la composition stabilisante comprenant :
- un liant hydraulique routier tel que défini dans la norme NF EN 13282-1:2014 ou NF EN 13282- 2 :2014;
- un additif hydrofuge sélectionné dans le groupe constitué par un silane, un polysiloxane, un sel d'acide gras, et leurs mélanges ;
- optionnellement un ou plusieurs additif(s) sélectionné dans le groupe constitué par la bentonite, un défloculant des argiles, un agent réducteur d'eau, et leurs mélanges ;
(ii) compacter le sol stabilisé issu de l'étape (i).
Avantageusement, la couche de sol stabilisé obtenue a une résistance à la compression à 28 jours, déterminée selon la norme NF EN 13286-41:2003, supérieure à 0,3 MPa.
Avantageusement, la couche de sol stabilisé obtenue a une perméabilité, déterminée selon la norme NF EN ISO 17892-11 :2019, inférieure à 2.109 m.s 1 .
Avantageusement, la composition comprend à titre de liant hydraulique routier un liant comprenant au moins 10% en poids de chaux, par rapport au poids total du liant.
Avantageusement, la composition comprend à titre de liant hydraulique routier un liant comprenant au moins 30% en poids de clinker Portland, par rapport au poids total du liant.
Le sol à stabiliser peut être sélectionné dans le groupe constitué par un sol de classe Al, A2, A3, A4, Bl, B2, B3, B4, B5, B6, ClAi, CIBi, C2Ai, C2Bi, Dl, D2, D3 et un de leurs mélanges selon la classification des sols GTR norme NF - Pll-300 1992.
Avantageusement, lors de l'étape (i), le mélange de 1% à 20% en poids, de préférence de 2% à 10% en poids, par rapport au poids total du sol sec stabilisé, de la composition stabilisante avec le sol à stabiliser. Avantageusement, le sol stabilisé obtenu comprend, outre les composants du sol de départ, en poids par rapport au poids total du sol sec stabilisé
- de 0,5% à 8% de liant hydraulique routier,
- de 0,005% à 1 % de l'additif hydrofuge,
- de 0% à 1%, de préférence de 0% à 0,8% d'additif défloculant des argiles,
- de 0 à 10%, de préférence de 1% à 4% de bentonite,
- de 0 à 5%, de préférence de 0,1% à 4% d'un agent réducteur d'eau.
Avantageusement, préalablement à l'étape (i) le sol est humidifié pour atteindre une teneur en eau allant de 2% à 40% en poids par rapport au poids sec du sol à stabiliser.
Avantageusement, l'étape (ii) de compactage permet d'atteindre une densification de plus de 90% de la densité sèche maximale déterminée selon NF EN 13286-2 :2010.
Avantageusement, chaque couche de sol stabilisé a une épaisseur inférieure à 45 cm, de préférence allant de 20 cm à 40 cm.
Avantageusement, la structure est une couche de revêtement ou un remblai.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition comprenant :
- un liant hydraulique routier tel que défini dans la norme NF EN 13282-1 :2014 ou NF EN 13282-
2 :2014 ,
- un additif hydrofuge sélectionné dans le groupe constitué par un silane, un polysiloxane, un sel d'acide gras, et leurs mélanges ;
- optionnellement un ou plusieurs additif(s) sélectionné dans le groupe constitué par la bentonite, un défloculant des argiles, un agent réducteur d'eau et leurs mélanges ; pour la préparation d'un sol stabilisé ayant à la fois des propriétés d'imperméabilisation et des performances mécaniques.
Le sol stabilisé est obtenu par mélange du sol à traiter avec la composition.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Les différents modes de réalisation présentés dans l'ensemble de la description peuvent être utilisés seuls ou en combinaison les uns avec les autres, sans limitation de combinaison. La présente invention concerne un procédé de préparation d'une structure étanche à base de sol stabilisé, dans lequel la structure consiste en une ou plusieurs couches, avantageusement une couche, d'un sol stabilisé, comprenant les étapes suivantes :
(i) mélanger, en poids par rapport au poids total du sol sec stabilisé :
- de 70% à 99% de sol à stabiliser ;
- de 1% à 30% en poids d'une composition stabilisante ; la composition stabilisante comprenant :
- un liant hydraulique routier (LHR) tel que défini dans la norme NF EN 13282-1:2014 ou NF EN 13282-2:2014 ;
- un additif hydrofuge sélectionné dans le groupe constitué par un silane, un polysiloxane, un sel d'acide gras, et leurs mélanges ;
- optionnellement un ou plusieurs additif(s) sélectionné dans le groupe constitué par la bentonite, un défloculant des argiles, un agent réducteur d'eau et leurs mélanges ;
(ii) compacter le sol stabilisé issu de l'étape (i).
Les termes « sol à stabiliser » désigne le sol destiné à être utilisé pour préparer la structure étanche par sa mise en contact avec le LHR, l'additif hydrofuge et éventuellement un ou plusieurs additifs optionnels.
Les termes « sol stabilisé » désigne le sol constituant la structure étanche qui a été mis en contact avec le LHR, l'additif hydrofuge et éventuellement d'un ou plusieurs additifs optionnels. Le sol stabilisé selon l'invention a une résistance à la compression et une étanchéité améliorées par rapport au sol à stabiliser. A titre illustratif, la couche de sol stabilisé obtenue a une résistance à la compression à 28 jours, déterminée selon la norme NF EN 13286-41:2003, supérieure à 0,3 MPa et une perméabilité, déterminée selon la norme NF EN ISO 17892-11:2019, inférieure à 2.10-9 m.s’ i
Par l'expression "couche de sol stabilisé", il faut entendre une couche comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants pouvant réagir et/ou étant destinés à réagir entre eux, au moins partiellement, lors des différentes étapes de préparation de la couche. De par les propriétés mécaniques et d'étanchéités améliorées de la couche de sol stabilisé, la couche supérieure d'étanchéité utilisée dans les méthodes conventionnelles n'est plus nécessaire. La couche de sol stabilisé selon la présente invention a avantageusement une résistance à la compression à 28 jours supérieure à 0,5 MPa, de préférence supérieure à 1,0 MPa, de préférence supérieure à 1,2 MPa, de préférence supérieure à 1,4 MPa, de préférence supérieure à 1,6 MPa, de manière préférée supérieure à 1,8 MPa et préférentiellement supérieure à 2,0 MPa. La résistance à la compression de la couche est mesurée selon la norme NF EN 13286-41:2003.
La couche de sol stabilisé selon la présente invention a typiquement une perméabilité inférieure à 2.10'9 m.s-1, de préférence inférieure à 1.10'9 m.s-1, de préférence inférieure à 5.1O 10 m.s'1 et de manière préférée inférieure à 1,O.1O 10 m.s-1. La perméabilité de la couche est mesurée selon la norme NF EN ISO 17892-11:2019.
Sol à stabiliser
Le sol à stabiliser peut être tout type de sol. Le sol à stabiliser est généralement composé d'un mélange de matériaux naturels, artificiels, des déchets et des matériaux recyclés. Avantageusement, le sol à stabiliser est sélectionné dans le groupe constitué par un sol de classe Al, A2, A3, A4, Bl, B2, B3, B4, B5, B6, ClAi, CIBi, C2Ai, C2Bi, Dl, D2, D3 et un de leurs mélanges selon la classification des sols GTR norme NF - Pll-300 1992.
Le procédé peut comprendre une étape d'humidification du sol à stabiliser. En effet, le sol a généralement une teneur en humidité optimale, évaluée à l'aide de l'essai Proctor normal selon la norme NF EN 13286-2:2010. La teneur en eau de mise en oeuvre peut être différente de la teneur en eau optimale, de l'ordre de -2% à +4% par rapport à teneur en eau à l'optimum et ceci en fonction du type de sol et du liant de traitement exprimé par rapport au poids sec du matériau considéré (sol seul ou sol+ciment).
Ainsi, avantageusement, préalablement à l'étape (i) le sol est humidifié pour atteindre une teneur en eau allant de 2% à 40% en poids par rapport au poids sec du sol à stabiliser.
De préférence, lors de l'étape (i), on mélange de 80% à 99% en poids, de préférence de 85% à 98% en poids, de manière préférée de 90% à 96% en poids, par rapport au poids total du sol sec stabilisé, de sol à stabiliser avec de la composition stabilisante.
Ainsi, dans la couche à base de sol stabilisé, le sol sec représente de 70% à 99% en poids par rapport au poids de la couche étanche, de préférence de 80% à 99%, de préférence de 85% à 98%, et de manière préférée de 90% à 96% en poids par rapport au poids total de la couche étanche.
Dans l'invention, on utilise une combinaison d'un liant hydraulique routier et d'au moins un additif hydrofuge. On appelle cette combinaison « la composition stabilisante ». Il convient toutefois de noter que le liant et le ou les additifs peuvent être ajoutés séparément. Ainsi, les composants de la composition stabilisante ne sont pas nécessairement pré-mélangés avec leur mélange avec le sol à stabiliser.
Avantageusement, la composition stabilisante, de préférence dans les proportions adaptées aux proportions ci-dessus, peut se présenter sous la forme de kit de préparation avec ou sans prémélange de liant, d'additif hydrofuge et éventuellement d'un ou plusieurs additifs optionnels
De préférence, lors de l'étape (i), on mélange de 1% à 20% en poids, de préférence de 2% à 15% en poids, de manière préférée de 4% à 10% en poids, par rapport au poids total du sol sec stabilisé, de la composition stabilisante avec le sol à stabiliser.
Liant hydraulique routier (encore appelé liant ou
Un LHR est défini soit dans la norme NF EN 13282-1:2014, soit dans la norme et NF EN 13282- 2:2015.
Un LHR comprend des constituants principaux dont la proportion excède 10% en poids et qui sont choisis parmi : a) les constituants décrits dans la norme ciment NF EN 197-1:2012 ou la norme NF EN 197-5:2021; b) la chaux.
Un liant selon l'invention est également tout liant obtenu par mélange de clinker Portland avec l'un quelconque des composants décrits dans la norme sur les liants hydrauliques routiers (NF EN 13282-1 et NF EN 13282-2).
De manière optionnelle, le liant comprend au moins 10% en poids de chaux, par rapport au poids total du liant. Plus avantageusement, le liant comprend de 10% à 40% en poids de chaux, par rapport au poids total du liant.
La chaux peut être de l'oxyde de calcium, de l'hydroxyde de calcium, de l'oxyde de magnésium, de l'hydroxyde de magnésium ou des mélanges de ceux-ci. Avantageusement, le liant comprend au moins 30% en poids de clinker Portland, par rapport au poids total du liant. Plus avantageusement, le liant comprend de 30% à 90% en poids de clinker Portland, plus avantageusement de 40% à 70% en poids par rapport au poids total du liant.
Le liant peut également comprendre du laitier de haut fourneau, avantageusement en une teneur allant de 10% en poids à 50% en poids, et préférentiellement de 10% en poids à 30% en poids.
Le liant peut également comprendre des cendres volantes, en particulier des cendres volantes siliceuses, avantageusement en une teneur allant de 5% en poids à 40% en poids, préférentiellement de 10% en poids à 25% en poids.
Le liant peut comprendre des constituants secondaires, ne dépassant pas chacun 10% en poids, tel que définis dans la norme NF EN 13282-1:2014.
Tel qu'indiqué dans les normes, à ces constituants principaux et secondaires, on peut ajouter du sulfate de calcium.
On appelle également « ciment » les constituants principaux décrits dans la norme ciment NF EN 197-1:2012 présents dans le liant.
De préférence, la teneur en liant dans le sol stabilisé, c'est-à-dire à l'issue de l'étape (i), va de 1 % à 29,95% en poids, de préférence de 1 % à 20 % en poids et plus préférentiellement de 2 % à 10 % en poids par rapport au poids de sol sec stabilisé.
Additif hydrofuge
L'additif hydrofuge est sélectionné dans le groupe constitué par un silane, un polysiloxane, un sel d'acide gras, et leurs mélanges.
Les polysiloxanes peuvent être des dérivés polysiloxanes représentés par la formule générale (I) suivante (RîSiOjn dans laquelle n est un entier compris entre 1 et 70 ; R, identique ou différent, est sélectionné dans le groupe constitué par les groupes : C1-C20 alkyle, C1-C20 alcoxy, C1-C20 hydroxyalkyle, C1-C20 aminoalkyle, C1-C20 haloalkyle, C7-C20 aralkyle, C6-C20 aryle groupes ou un dérivé de ces groupes. De préférence, R est choisi dans le groupe constitué par les groupes alkyle en C1-C12, alcoxy en C1-C12, hydroxyalkyle en C1-C12, aminoalkyle en C1-C12, haloalkyle en C1-C12, aralkyle en C7-C14 et aryle en C6-C12. Dans l'invention, le nombre de carbones est noté CXX à CYY ou CXX-CYY. Par exemple, un alkyle en C1-C20 ou en Cl à C20 signifie un alkyle ayant un nombre de carbone compris entre 1 et 20. Le composé de type silane peut être un dérivé d'alcoxysilane représenté par la formule générale (II) suivante : R1 nSi(OR2)4.n dans laquelle n est égal à 1, 2 ou 3 ; R1, identique ou différent, est un groupe alkyle en C1-C20, alcoxy en C1-C20, alcényle en C2-C20, aryle en C6-C20, aralkyle en C7- C20 ou un dérivé de ces groupes, et les substituants R1 dans une molécule peuvent être tous identiques ou différents ; R2 est un groupe alkyle en C1-C20, de préférence un groupe alkyle en C1-C6 . De préférence, R1 est choisi dans le groupe constitué par les groupes alkyle en C1-C12, alcoxy en C1-C12, hydroxyalkyle en C1-C12, aminoalkyle en C1-C12, haloalkyle en C1-C12, aralkyle en C7-C14 et aryle en C6-C12.
Le composé de type silane peut également être tout composé portant une ou plusieurs fonctions silane de formule générale (III) *- R1 nSi(OR2)4.n dans laquelle * représente le point de liaison au composé et n, R1 et R2 sont tels que définis précédemment pour la formule générale (II). A titre d'exemple, on peut citer les tris(alcoxysilane)isocyanurate, tel que le tris(3- (triméthoxysilyl)propoyl)isocyanurate.
Le silane et le polysiloxane peuvent être choisis dans le groupe constitué par l'isobutylméthoxysilane, le polydiméthylsiloxane, le polydiméthylsiloxane à fonction amino, l'aminoéthylaminopropyltriméthoxysilane, octyltriéthoxysilane, iso-octyltriéthoxysilane, octyltriméthoxysilane, iso-octyltriméthoxysilane, silicone de potassium, silicone de sodium, méthylsiliconate de potassium, les tris(alcoxysilane)isocyanurate, tel que le tris(3- (triméthoxysilyl)propoyl)isocyanurate et leurs mélanges. De préférence, le silane et le siloxane peuvent être choisis dans le groupe constitué par le polydiméthylsiloxane, l'octyltriéthoxysilane, l'iso-octyltriéthoxysilane, l'octyltriméthoxysilane, l'iso-octyltriméthoxysilane, le méthylsiliconate de potassium, les tris(alcoxysilane)isocyanurate, tel que le tris(3- (triméthoxysilyl)propoyl)isocyanurate et leurs mélanges.
Le sel d'acide gras peut être un composé répondant à la formule R3COOH dans laquelle R3 est un alkyle linéaire ou ramifié comprenant un nombre de carbone allant de C15 à C48, de préférence de C18 à C45, de préférence de C20 à C40, et plus préférablement de C24 à C36. De préférence, R3 est un alkyle linéaire. Avantageusement, l'acide gras est un sel de zinc, de sodium, de calcium, de magnésium, de manganèse, de cuivre ou un mélange de ceux-ci. Dans un mode de réalisation préféré, le sel d'acide gras est sélectionné dans le groupe constitué par un sel de stéarate, de préférence sélectionné dans le groupe constitué par le stéarate de sodium, le stéarate de calcium et un mélange de ceux-ci. De préférence, l'additif hydrofuge est sélectionné dans le groupe constitué par le stéarate de calcium, le polydiméthylsiloxane, l'octyltriéthoxysilane, l'iso-octyltriéthoxysilane, l'octyltriméthoxysilane, l'iso-octyltriméthoxysilane, le méthylsiliconate de potassium, les tris(alcoxysilane)isocyanurate, tel que le tris(3-(triméthoxysilyl)propoyl)isocyanurate et leurs mélanges.
De préférence, lors de l'étape (i), la teneur en additif hydrofuge ajouté va de 0,05% à 10% en poids, de préférence de 0,1% à 6% en poids et plus préférentiellement de 0,2% à 5% en poids par rapport au poids de ciment.
Avantageusement, l'additif hydrofuge est un silane, qui est ajouté en une teneur allant de 0,1% à 5% en poids par rapport au poids de ciment.
Avantageusement, l'additif hydrofuge est un polysiloxane, qui ajouté en une teneur allant de 0,1% à 5% en poids par rapport au poids de ciment.
Avantageusement, l'additif hydrofuge est un sel d'acide gras, qui ajouté en une teneur allant de 0,1% à 7% en poids par rapport au poids de ciment.
L'additif hydrofuge peut être ajouté à l'état sec ou à l'état liquide. Pour l'additif hydrofuge à l'état liquide, la teneur est exprimée en % en poids du contenu solide dans le mélange liquide par rapport au poids total du ciment. De préférence, l'additif hydrofuge est à l'état liquide avec une teneur en additif solide comprise entre 10 et 70 % en poids, de préférence entre 30 et 60 % en poids.
Additifs optionnels
La composition stabilisante peut également comprendre un ou plusieurs additif(s) sélectionné(s) dans le groupe constitué par la bentonite, un défloculant des argiles, un agent réducteur d'eau, et leurs mélanges.
De préférence, la teneur en bentonite va de 0% à 10% en poids, de préférence de 1% à 4% en poids et de manière préférée de 2% à 4% en poids, par rapport au poids total de sol sec stabilisé.
L'additif défloculant des argiles peut être sélectionné dans le groupe constitué par les phosphates de sodium ou de potassium, les silicates de sodium ou de potassium, et leurs mélanges. De préférence, l'additif défloculant est le sodium hexametaphosphate. De préférence, la teneur en additif défloculant va de 0% à 1% en poids, de préférence de 0,01% à 1% en poids et de manière préférée de 0,01% à 0,8% en poids, par rapport au poids total du sol sec stabilisé.
L'agent réducteur d'eau peut être sélectionné dans le groupe constitué par un plastifiant, un superplastifiant et un de leurs mélanges.
Le terme "superplastifiant" tel qu'utilisé dans la présente description et les revendications qui l'accompagnent est à comprendre comme incluant à la fois les réducteurs d'eau et les superplastifiants tels que décrits dans le livre intitulé « Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology », V.S. Ramachandran, Noyes Publications, 1984.
Les réducteurs d'eau incluent, par exemple les lignosulfonates, les acides hydroxycarboxyliques, les glucides et d'autres composés organiques spécialisés, par exemple le glycérol, l'alcool polyvinylique, l'alumino-méthyl-siliconate de sodium, l'acide sulfanilique et la caséine.
Les superplastifiants appartiennent à une nouvelle classe de réducteurs d'eau, chimiquement différents des réducteurs d'eau normaux et capables de réduire les quantités d'eau d'environ 30 %. Les superplastifiants ont été globalement classés en quatre groupes : les condensats sulfonés de naphtalène formaldéhyde (SNF) (généralement un sel de sodium) ; les condensats sulfonés de mélamine formaldéhyde (SMF) ; les lignosulfonates modifiés (MLS) ; et les autres. Des superplastifiants plus récents incluent des composés polycarboxyliques comme les polycarboxylates, par exemple les polyacrylates. Un superplastifiant est de préférence un superplastifiant nouvelle génération, par exemple un copolymère contenant un polyéthylène glycol comme chaîne greffée et des fonctions carboxyliques dans la chaîne principale comme un éther polycarboxylique. Les polycarboxylates-polysulfonates de sodium et les polyacrylates de sodium peuvent aussi être utilisés. Des dérivés d'acide phosphonique peuvent aussi être utilisés.
De préférence, l'agent réducteur d'eau est un polymère de polynaphtalène sulfonate, un polycarboxylate, un polymélamine sulfonate ou un de leurs mélanges.
De préférence, la teneur en agent réducteur d'eau va de 0% à 5% en poids, de préférence de 0,1% à 4% en poids, de manière préférée de 0,2% à 3% en poids, par rapport au poids total de sol sec stabilisé. Avantageusement, le sol stabilisé obtenu comprend, outre les composants du sol de départ, en poids par rapport au poids total du sol sec stabilisé
- de 0,5% à 8% de liant hydraulique routier,
- de 0,005% à 1 % de l'additif hydrofuge,
- de 0% à 1%, de préférence de 0% à 0.8% d'additif défloculant des argiles,
- de 0% à 10%, de préférence de 1% à 4% de bentonite,
- de 0% à 5%, de préférence de 0,1% à 4% d'un agent réducteur d'eau.
Caractéristiques de procédé chantier
La structure étanche est préparée par un procédé comprenant les étapes suivantes :
(i) mélanger le sol à stabiliser et la composition stabilisante, qui sont tels que précédemment décrits ; puis
(ii) compacter le sol stabilisé issu de l'étape (i).
Tel que déjà indiqué, lors de l'étape (i) on peut ajouter une composition comprenant le liant et le(s) additif(s) pré-mélangés ou chaque constituant de la composition stabilisante peut être ajouté de manière séparée, simultanément ou étalé dans le temps. Pour le liant, on pourrait envisager d'ajouter de manière séparée le ciment et la chaux.
L'étape de mélange peut être réalisée par toutes méthodes connues de l'homme du métier permettant l'obtention d'une monocouche homogène. Avantageusement, lors de l'étape (i) le mélange est réalisé à l'aide d'un malaxeur type pulvimixeur. Avantageusement, lors de l'étape (i) le sol à stabiliser est traité in situ, c'est-à-dire directement sur site sans transportation.
Lors de l'étape (ii), le compactage est avantageusement un compactage mécanique. Avantageusement, le compactage est également directement réalisé sur site.
Le compactage peut être réalisé pour réduire l'épaisseur de la monocouche d'au moins 10%, de préférence d'au moins 15%, de préférence d'au moins 20% et de manière préférée de 20 à 25%.
L'étape (ii) de compactage permet avantageusement d'atteindre une densification de plus de 90% de la densité sèche maximale déterminée selon la NF P 94-093:2014 ou NF EN 13286-2:2010.
De l'eau peut être ajoutée lors de l'étape (i), afin d'atteindre les paramètres optimaux de compactage du sol et également de permettre l'hydratation du ciment. Avantageusement, préalablement à l'étape (i) le sol est humidifié pour atteindre une teneur en eau allant de -2% à +4% par rapport à la teneur en eau optimale du sol à stabiliser.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
(i-2) Ajout de l'eau pour atteindre une teneur en eau cible (en plusieurs étapes si nécessaire)
(i-1) Épandage du liant et de(s) additif (s), puis
(i) mélange préférentiellement à l'aide d'un malaxeur du type pulvimixer,
(ii) compactage mécanique.
Lors de l'étape (i-2), le sol à stabiliser et l'eau ajoutées peuvent être mélangés pour assurer une meilleure homogénéité.
Lors de l'étape (i-1), le liant et le(s) additifs sont répandus directement sur le sol à stabiliser ayant la teneur en eau cible.
L'étape (i) de mélange permet de mélanger le liant, le(s) additifs et le sol à stabiliser.
L'étape (ii) de compactage mécanique permet avantageusement d'atteindre la densification : 97% de la MDD (Maximum Dry Density).
L'étape (ii) est avantageusement réalisée en procédant aux étapes suivantes :
(a) pré-réglage de la surface avec une niveleuse par exemple puis
(b) compactage mécanique, à l'aide de divers types de compacteurs (pied de mouton, compacteur pneumatique et compacteur à rouleau) ;
(c) un dernier réglage de la surface est généralement nécessaire afin d'atteindre la côte finale et un état de surface satisfaisant.
Ce procédé est avantageusement mis en oeuvre sur un sol à stabiliser prêt, c'est-à-dire un sol dans lequel les gros éléments ont été enlevés et qui a avantageusement été scarifié.
Ce procédé est particulièrement adapté lorsque la structure étanche est une couche de forme.
La couche de sol stabilisé obtenue suite à l'étape (ii) a une épaisseur inférieure à 45 cm, de préférence allant de 20 cm à 40 cm.
La structure étanche est avantageusement constituée d'une ou deux couches de sol stabilisé. Lorsque la structure étanche comprend plus d'une couche de sol stabilisé, alors, suite à l'étape (ii), les étapes (i) et (ii) sont répétées. La structure étanche peut ensuite être en contact avec l'air extérieur, de l'eau ou encore une couche supérieure pouvant ou non être une couche de surface. A titre d'exemple en fonction de ces applications, une telle structure pourra être destinée au pavage, à la construction, aux structures de circulation, aux remblais, aux arases ou aux parties supérieures de terrassement, aux plateformes, aux couches de forme, aux assises de chaussée ou encore de pistes de chantier, aux ouvrages hydrauliques tels que canaux, barrages, bassins de rétention, bassins à résidus.
L'invention concerne également l'utilisation d'un sol stabilisé selon l'invention pour une structure de construction, de préférence la construction de routes, de bâtiments, d'ouvrages hydrauliques tels que canaux, barrages, bassins de rétention, bassins à résidus.
Avantageusement, le procédé ne comprend pas d'étape d'ajout une couche d'étanchéité de quelque nature que ce soit. En effet, la structure combine des propriétés d'imperméabilité et structurelles.
Ainsi, selon l'invention, on utilise une composition comprenant :
- un liant hydraulique routier tel que défini précédemment ;
- un additif hydrofuge tel que défini précédemment ;
- optionnellement un ou plusieurs additif(s) tel (s) que défini(s) précédemment ; pour la préparation d'un sol stabilisé ayant à la fois des propriétés d'imperméabilisation et des performances mécaniques.
Le sol stabilisé peut ainsi être utilisé en tant que seul constituant d'un dispositif d'étanchéité d'une structure.
Avantageusement, le dispositif d'étanchéité consiste en au moins une couche de sol stabilisé.
MÉTHODES DE MESURE
Evaluation de la résistance mécanique :
La résistance à la compression à 28 jours est déterminée selon la norme NF EN 13286-41 de Juillet 2003.
L'évaluation est réalisée selon la norme NF EN ISO 17892-11. Deux éprouvettes issues du même mélange sont testées. La perméabilité est calculée selon la norme précédente et exprimée en vitesse d'écoulement en m.s-1. La perméabilité à l'eau est mesurée à l'aide d'œdomètre. La norme suivie pour les essais en laboratoire est : NF EN ISO 17892-11:2019.
EXEMPLES
Les exemples suivants, non-restrictifs, illustrent des exemples de réalisation de l'invention.
Matériaux
Le sol à stabiliser est un sol limoneux classé A2 selon la classification des sols GTR norme NF - Pll-3001992.
Le liant hydraulique routier (LHR) a la formulation suivante :
- 100 parties en poids de constituants principaux et secondaires du liant hydraulique routier (LHR) au sens de la norme NF EN 13282-1:2014 comprenant en poids par rapport au poids total des constituants principaux et secondaires :
- 39% de clinker Portland (K)
- 15% de laitier de haut-fourneau (S)
- 21% de chaux (oxyde de calcaire) (CL)
- 15% de cendres volantes siliceuses (V ou Va)
- 10% en poids de constituants secondaires au sens de la norme NF EN 13282-1:2014
- 2 parties en poids de sulfate de calcium ;
Outre ce LHR, on ajoute au sol à stabiliser :
- additif hydrofuge choisi parmi le calcium stéarate et le silane (Silquest® A-Link 597 fourni par Momentive) selon les quantités données dans le Tableau 1 ci-après ;
- du sodium hexametaphosphate selon les quantités données dans le Tableau 1 ci-après.
Les formulations comparatives sont réalisées avec de la bentonite seule ou en mélange avec de la chaux hydratée (Ca(OH ) dans les proportions données dans le Tableau 1 ci-après.
Méthodes d'essai en laboratoire
Étapes successives du protocole d'essai :
1. Dans un malaxeur à couteaux, mélanger le sol à stabiliser.
2. Humidification du sol à stabiliser par ajout d'eau dans le malaxeur pour atteindre une teneur en eau de 19% en poids par rapport au poids sec du sol. Mélanger 2 minutes.
3. Le cas échéant, ajout dans le malaxeur des additifs. Mélanger 3 minutes. 4. compactage pour atteindre une densification de 97% de la densité sèche maximale déterminée selon NF EN 13286-2:2010 ou NF P 94-093:2014.
Pour ces essais, des éprouvettes sont préparées pour l'évaluation des résistances mécaniques et pour les essais de perméabilité.
Ainsi, pour les essais de perméabilité, le sol traité est compacté à l'aide d'un moule spécial dans un petit anneau inoxydable (70 mm de diamètre et 20 mm d'épaisseur) à l'aide d'un dispositif de presse en mode de compression statique. Après le compactage, l'anneau inoxydable avec le sol traité est arasé sur les deux faces à l'aide d'une règle métallique. Puis, l'échantillon est pesé et placé dans un sac plastique hermétique pendant 24 heures dans une enceinte climatique régulée à 20°C et 95% d'humidité relative.
Pour l'évaluation des résistances mécaniques, le même protocole est suivi mais un moule standardisé est utilisé (la norme NF EN 13286-53). La taille des échantillons est de 50 mm de diamètre et de 100 mm de hauteur. Puis, l'échantillon est pesé et placé dans un sac plastique hermétique pendant 28 jours dans une enceinte climatique régulée à 20°C et 95% d'humidité relative.
Résultats
Différentes éprouvettes sont préparées avec les formulations présentées dans le tableau ci- dessous.
FR : éprouvette de référence comprenant uniquement le sol à stabiliser
FT : éprouvette témoin comprenant le sol à stabiliser et le LHR
FC1 : éprouvette comparative comprenant le sol à stabiliser et de la bentonite
FC2 : éprouvette comparative comprenant le sol à stabiliser, de la bentonite et de la chaux
Fil à FI4 : éprouvettes selon l'invention [Table 1]
On constate que seule l'utilisation combinée du LHR avec un additif hydrofuge permet d'améliorer significativement la perméabilité et la résistance à la compression du sol à stabiliser. L'ajout directement de bentonite, seul ou en mélange avec de la chaux, dans le sol à stabiliser n'est pas suffisant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'une structure étanche, ayant une résistance mécanique, à base de sol stabilisé, dans lequel la structure consiste en une ou plusieurs couches, avantageusement une couche, d'un sol stabilisé, comprenant les étapes suivantes :
(i) mélanger, en poids par rapport au poids total du sol stabilisé :
- de 70% à 99% de sol à stabiliser ;
- de 1% à 30% en poids d'une composition stabilisante ; la composition stabilisante comprenant :
- un liant hydraulique routier tel que défini dans la norme NF EN 13282-1:2014 ou NF EN 13282-
2 :2014 ;
- un additif hydrofuge sélectionné dans le groupe constitué par un silane, un polysiloxane, un sel d'acide gras, et leurs mélanges ;
- optionnellement un ou plusieurs additif(s) sélectionné dans le groupe constitué par la bentonite, un défloculant des argiles, un agent réducteur d'eau, et leurs mélanges ;
(ii) compacter le sol stabilisé issu de l'étape (i).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche de sol stabilisé obtenue a une résistance à la compression à 28 jours, déterminée selon la norme NF EN 13286-41:2003, supérieure à 0,3 MPa et une perméabilité, déterminée selon la norme NF EN ISO 17892-11 :2019, inférieure à 2.10-9 m.s 1 .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la composition comprend à titre de liant hydraulique routier un liant comprenant au moins 10% en poids de chaux, par rapport au poids total du liant.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition comprend à titre de liant hydraulique routier un liant comprenant au moins 30% en poids de clinker Portland, par rapport au poids total du liant.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sol à stabiliser est sélectionné dans le groupe constitué par un sol de classe Al, A2, A3, A4, Bl, B2, B3, B4, B5, B6, ClAi, CIBi, C2Ai, C2Bi, Dl, D2, D3 et un de leurs mélanges selon la classification des sols GTR norme NF - P11-300 1992.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, lors de l'étape (i), le mélange de 1% à 20% en poids, de préférence de 2% à 10% en poids, par rapport au poids total du sol sec stabilisé, de la composition stabilisante avec le sol à stabiliser.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sol stabilisé obtenu comprend, outre les composants du sol de départ, en poids par rapport au poids total du sol sec stabilisé
- de 0,5% à 8% de liant hydraulique routier,
- de 0,005% à 1 % de l'additif hydrofuge,
- de 0% à 1%, de préférence de 0% à 0,8% d'additif défloculant des argiles,
- de 0 à 10%, de préférence de 1% à 4% de bentonite,
- de 0 à 5%, de préférence de 0,1% à 4% d'un agent réducteur d'eau.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel préalablement à l'étape (i) le sol est humidifié pour atteindre une teneur en eau allant de 2% à 40% en poids par rapport au poids sec du sol à stabiliser.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (ii) de compactage permet d'atteindre une densification de plus de 90% de la densité sèche maximale déterminée selon NF EN 13286-2 :2010.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque couche de sol stabilisé a une épaisseur inférieure à 45 cm, de préférence allant de 20 cm à 40 cm.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure est une couche de revêtement ou un remblai.
12. Utilisation d'une composition comprenant :
- un liant hydraulique routier tel que défini dans la norme NF EN 13282-1 :2014 ou NF EN 13282-
2 :2014 ,
- un additif hydrofuge sélectionné dans le groupe constitué par un silane, un polysiloxane, un sel d'acide gras, et leurs mélanges ;
- optionnellement un ou plusieurs additif(s) sélectionné dans le groupe constitué par la bentonite, un défloculant des argiles, un agent réducteur d'eau et leurs mélanges ; pour la préparation d'un sol stabilisé, préparé par mélange du sol à traiter avec la composition, le sol stabilisé ayant à la fois des propriétés d'imperméabilisation et des performances mécaniques.
EP23837196.7A 2022-12-19 2023-12-19 Procede de preparation d'une structure etanche a base de sol stabilise Pending EP4638639A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2213854A FR3143621B1 (fr) 2022-12-19 2022-12-19 Procédé de préparation d’une structure étanche à base de sol stabilisé
PCT/EP2023/086583 WO2024133227A1 (fr) 2022-12-19 2023-12-19 Procede de preparation d'une structure etanche a base de sol stabilise

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4638639A1 true EP4638639A1 (fr) 2025-10-29

Family

ID=85685338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23837196.7A Pending EP4638639A1 (fr) 2022-12-19 2023-12-19 Procede de preparation d'une structure etanche a base de sol stabilise

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4638639A1 (fr)
FR (1) FR3143621B1 (fr)
WO (1) WO2024133227A1 (fr)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326836C2 (de) * 1983-07-26 1985-12-05 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Schadstoffresistente Dichtmasse
AU2016251301A1 (en) * 2015-04-23 2017-11-02 Holcim Technology Ltd Low density cementitious compositions for use at low and high temperatures

Also Published As

Publication number Publication date
FR3143621B1 (fr) 2026-02-27
FR3143621A1 (fr) 2024-06-21
WO2024133227A1 (fr) 2024-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2576478B1 (fr) Liant hydraulique ou mortier a volume stable
EP2785664B1 (fr) Béton ou mortier léger structurel, son procédé de fabrication et son utilisation en tant que béton auto-placant
EP0317395B1 (fr) Produit pulvérulent stabilisateur des sols en place et méthode de mise en oeuvre
EP2467349A2 (fr) Ciment geopolymerique et son utilisation
EP3361856B1 (fr) Procédé de préparation d'un élément de construction végétalisé
WO2012001292A1 (fr) Beton permeable
WO2010097337A1 (fr) Composition seche comprenant un liant et une huile vegetale modifiee
WO2012089944A1 (fr) Beton permeable
EP2401241B1 (fr) Composition seche comprenant un liant et une huile de silicone
EP2935144A1 (fr) Composition de béton ou mortier allégé comprenant une mousse aqueuse
WO2022157209A1 (fr) Liant et materiaux de construction bas carbone apportant un confort d'ete
FR3097859A1 (fr) Composition de liant pour matériau de construction
CA2743556C (fr) Utilisation d'au moins un ether de cellulose pour reduire le retrait et/ou la fissuration plastique dans le beton
EP4638639A1 (fr) Procede de preparation d'une structure etanche a base de sol stabilise
EP3544938A1 (fr) Nouvelle composition utile pour la préparation de béton, coulis ou mortier
FR2964097A1 (fr) Systeme de filtration d'eau
EP4077476B1 (fr) Composés fluidifiants pour compositions hydrauliques
EP3392224A1 (fr) Utilisation d'un agent entraineur d air pour diminuer le temps de sechage d'une chape a base de sulfate de calcium
FR2914299A1 (fr) Materiau comprenant un solide divise, granulaire et/ou fibreux et un liant essentiellement mineral
FR3042495A1 (fr) Composition hydraulique presentant une resistance a la carbonatation amelioree
FR3064000A1 (fr) Agent de cure pour formulation cimentaire
FR3151327A1 (fr) Mortier pour fabrication additive comprenant de la terre crue et un ciment prompt naturel
EP2733129A2 (fr) Coulis pour sondes géothermiques
FR3151326A1 (fr) Mortier pour fabrication additive comprenant de la terre crue, un polysaccharide et un agent de défloculation
CN114163197A (zh) 一种用于泥炭土的高抗压强度水泥土及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250625

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Free format text: CASE NUMBER: UPC_APP_0015415_4638639/2025

Effective date: 20251201

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAV Requested validation state of the european patent: fee paid

Extension state: MA

Effective date: 20250625