I- LA
CHAUX DANS LA TECHNIQUE ROUTIÈRE
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II-
LES NOUVELLES
TECHNIQUES DE CONSTRUCTION ET DE RÉFECTION DES CHAUSSÉES PAR AJOUT DE CHAUX
III-
STABILISATION DES CHEMIN
IV-
TECHNIQUE DE STABILISATION
V- LA VALORISATION PAR
TRAITEMENT A LA CHAUX DES REFUS DE SCALPAGE DES MATÉRIAUX DE CARRIÈRES.
VI-
AMÉLIORATION DES MÉLANGES BITUMINEUX ET LES ENROBES
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VI-1-Effet
de Ca(OH)2 sur l’oxydation des bitumes lors du vieillissement. |
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VI-2-
Effet de Ca(OH)2 sur les mortiers bitumineux |
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VI-3-
Étude des propriétés rhéologiques
avant et après vieillissement. |
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VI-4- Action de Ca (OH)2
sur les enrobés |
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VI-5-
Effet de Ca (OH)2 sur la résistance au vieillissement. |
VII-
CONCLUSION
ET PERSPECTIVE
I- LA
CHAUX DANS LA TECHNIQUE ROUTIÈRE
La chaux est un produit important pour le secteur
des travaux publics, elle joue un rôle de plus en plus important dans le
traitement des sols en place, la consolidation du sol pour la construction des
routes, comme additif à l’asphalte.
-Traitement des sols à la chaux.
Sur
chantier, il est intéressant du point technique qu’économique, de réaliser
un équilibre entre les terres de déblai et
les terres de remblai.
Cependant,
cela n’est toujours possible, soit parce que
l’on se trouve face à un
excédent de terre, soit parce que la terre excavée ne peut être réutilisée
pour des raisons techniques (nature, teneur en eau) ou environnementales
(contamination).
Que
faire alors de ces montagnes de terres de déblai ?
Il
existe une alternative à la mise
en décharge des terres de déblai ne pouvant être utilisées dans leur état
naturel en raison de caractéristiques techniques insuffisantes pour
l’application envisagée(sols trop humides , trop plastiques).
Cette
alternative consiste à réutiliser le sol après l’avoir mélangé avec un
agent de traitement qui est la chaux pour améliorer lesdites caractéristiques
et obtenir ainsi un matériau de construction de qualité.
On
réalisera un traitement d’amélioration ou de stabilisation par ajout d’une
dose importante de chaux.
-
AMÉLIORATION ET STABILISATION DES SOLS.
Les
propriétés de la chaux s’expriment à travers son application par son accélération
dans la modification structurelle qui consiste à améliorer les propriétés géotechniques
du sol, alors que la nature du sol reste la même.
Cette
opération permet d’assurer la mise en œuvre du sol avec les ateliers
traditionnels de terrassement :
L’apport
de chaux dans le remblai améliore :
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Le
comportement à court terme lors de son utilisation par sa réaction avec
l’eau excédentaire qu’elle absorbe par son pouvoir floculant sur les
argiles. |
|
Le
comportement à long terme, en développant la réaction de prise
pouzzolanique avec les minerais présents. |
La
chaux est utilisée pour traiter les sols pour améliorer leur mobilité ou leur
portée. Elle est utilisée pour sécher les terrains inondés dans les
chantiers et réduire ainsi les temps morts et améliorer la surface de travail.
Les
propriétés techniques des sols seront grandement améliorés par :
La modification de tous les sols
à grains fins en particulier les sols argileux et plastiques.
·
La réaction avec les surfaces
argileuses provoque :
§
Une réduction de la
plasticité.
§
La réduction de la capacité
de rétention de l’humidité
§
La diminution de la
dilatation
§
Une meilleure stabilité par
la construction d’une couche à base solide.
Stabilisation
des sols :
Opération
à moyen ou à long terme consistant à augmenter très sensiblement les caractéristiques
mécaniques d’un sol afin de conférer de manière durable au matériau un état
définitif de stabilité à l’eau et au gel.
Elle
se traduit entre autres par un durcissement graduel du mélange au cours des
semaines et des mois qui suivent le compactage. Ces effets peuvent être mis à
profit dans le dimensionnement de certaines chaussées, mais n’interviennent
pas au niveau des travaux de terrassement.
La
stabilisation des sols offre l’avantage à long terme du point de vue de la résistance,
en développant une réaction pouzzolanique lente.
Cette
réaction provoque la formation d’hydrate de silicate de calcium
Et
d’aluminate de silicate de calcium qui se produit en réaction de la chaux
avec la surface du minerai d’argile.
Cette
réaction pouzzolanique peut durer très longtemps, tant qu’il y a
Suffisamment
de chaux et le PH du sol supérieur à10.
La
stabilisation favorise grandement les valeurs du module de résilience et la résistance
au cisaillement des sols.
Le
traitement des sols par ajout de la chaux offre une solution technique, économique
et écologique, tant pour les petits chantiers (comblement de tranchées de
collecteurs d’égout, plates–formes industrielles, aires de stationnement,
etc.) que pour les chantiers de grande envergure :
ASPECT
TECHNIQUE
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Traitement
d’amélioration : Augmentation
de la portance, de la résistance à la pénétration, amélioration de
l’aptitude du sol au compactage et de sa maniabilité. |
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Traitement
de stabilisation: Augmentation
de la portance, obtention de la résistance à l’eau et au gel |
ASPECT
ECONOMIQUE
Le
traitement par ajout de chaux permet de réduire les frais de mise en chantier
par la réduction des frais d’autres granulats (sable, gravier)et
d’achat de matériaux.
ASPECT
ECOLOGIQUE
La
technique permet une réutilisation optimale des terres de déblai, réduisant
ainsi la demande de matières premières (sables, gravier) et la mise en décharge
de matériaux inertes.
Il faut noter que :
Les chaux vives ou éteintes ont chacune leur
domaine d’utilisation dans le cas de sols ayant une teneur en argile non négligeable ;ils
sont employés à raisons de 2 à 6% du poids du sol.
La chaux vive s’utilise plus particulièrement
pour les sols argileux qui contiennent trop d’eau, la chaux ayant alors un
effet de dessiccation par réaction thermique.
II-NOUVELLEE
TECHNIQUE DE CONSTRUCTION ET DE REFCTION DES CHAUSSSEES PAR AJOUT DE CHAUX
Les
techniques de réfection routière permettent de recycler et de prolonger la vie
utile des chaussées dont la structure présente une dégradation marquée.
La
reconstruction commence par la pose d’une sous fondation constituée d’un mélange
de 50% de granulats et de 50% de pierre concassée.
III.
STABILISATION DES CHEMIN
Stabilisation de couche de fond, pour augmenter la portance, supprimer l'utilisation de géotextile et économiser l'empierrement.
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Epandage de chaux |
Malaxage |
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Malaxage |
Soubassement après stabilisation |
Stabilisation d'une bande de roulement pour augmenter la portance et supprimer les problèmes d'érosion. A recouvrir d'une couche de protection (bi-couche, gravillonnage, etc...).
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Epandage de la chaux |
Malaxage |
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Bande de roulement stabilisée |
Gravillonnage de la bande de roulement |
Résultat d'une stabilisation avec la chaux
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Le traitement des sols avec la chaux constitue un des principaux domaines d'utilisation du matériel (Décompacteur, épandeur de liant et malaxeur - pulvérisateur de sol)
La stabilisation des sols avec de la chaux est une technique approuvée pour compacter et améliorer les sols.
Les sols humides sont d'un compactage difficile ou même impossible, c'est pourquoi on consolide de tels sols avec la chaux.
L'amélioration du sol permet ainsi d'obtenir de meilleures caractéristiques et grâce au compactage optimal qui suit, des portances élevées. Ce qui rend le remplacement et la décharge du sol superflus.
On transforme le sol en place en une couche résistante au gel et d'une portance durable.
Ce procédé écologique et économique répond ainsi aux exigences du marché.
Stabilisation d'un parking
Carottage d'une stabilisation
Ce procédé est utilisé pour :
• les routes et autoroutes
• les pistes d'aéroport
• les parkings
• les soubassement divers
• les routes secondaires et chemins
• etc...
Malaxeur - Pulvérisateur de sol
Epandeur de liant et décompacteur de sol
V- LA VALORISATION PAR
TRAITEMENT A LA CHAUX DES REFUS DE SCALPAGE DES MATERIAUX DE CARRIERES.
Son utilisation est prévue pour les différents
types de routes.
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Voirie rurale ou forestière. |
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Piste cyclable |
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Plate forme de travail |
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Piste cavalière. |
La dimension de l’élément pierreux le plus gros
ne peut être supérieure au 2/3 de l’épaisseur des couches mises en œuvre.
L’arrosage éventuel des matériaux se fait
pendant les opérations, de façon à obtenir une teneur en eau homogène.
Si la
portance imposée n’est pas atteinte, la sous fondation est recompactée.
1-Comme remblais
2-Comme couche de forme après application d’un
liant hydraulique.
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Elle facilite le travail des engins par temps pluvieux ou dans les
zones à l’humidité excessives en baissant la teneur en eau des sols et
en floculant les argiles. |
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Elle permet donc d’améliorer la portance des sols en place, de
faciliter leur travail, la pose ultérieur. |
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Elle ralentit le vieillissement des revêtements. |
VI- AMELIORATION
DES MELANGES
BITUMINEUX ET LES ENROBES
Son action anti-oxydante est connue depuis
longtemps.
De ce fait, on peut parler pour la chaux hydratée,
d’agent multifonctionnel modifiant du bitume et des enrobés.
Le rôle positif de la chaux vis-à-vis de :
|
L’adhésivité bitume/granulat |
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La lutte contre le désenrobage et la tenue de l’eau |
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La cohésion et la rhéologie des mastics et mortiers bitumineux
notamment pour les formules d’enrobés fortement discontinues. |
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La résistance à l’orniérage et à la fatigue |
|
La résistance à l’oxydation du bitume et au vieillissement des
enrobés en centrale et après mise en œuvre. |
Ainsi,
un ajout de 4 à 5% de chaux hydratée dans les enrobés permet de fabriquer des
enrobés à la fois plus performants et plus durables.
La
chaux hydratée est considérée comme l’un des agents d’adhésivité les
plus performants et les dosages préconisés sont de l’ordre de 4 à5% en
masse par rapport à l’ensemble des agrégats.
Par
ailleurs, certaines applications particulières ont été développées. Ainsi,
lorsqu’en sortie de centrale on est confronté au phénomène de liquéfaction,
dit « de soupe » avec des enrobés réalisés à partir de granulats
poreux difficiles à sécher, l’ajout de chaux vive ou éteinte, augmente la
viscosité du mélange et facilite sa mise en œuvre, des études ont aussi
permis de mettre en évidence le rôle actif de la chaux pour contrôler la
rupture des émulsions dans les coulis bitumineux ou en
tant qu’agent rigidifiant dans les enrobés à froid.
La
pratique de la chaux lutte contre le phénomène « de soupe » (en présence
de granulats basaltiques).
Elle
augmente la viscosité du mastic de certains enrobés poreux. Elle est utilisée
pour corriger le comportement à l’orniérage de certains enrobés denses.
Le
dosage est généralement de 4 à 5% en masse.
Malgré
que cette utilisation est reprise dans les cahiers des charges type,
la chaux n’a plus été que rarement utilisée dans les enrobés
bitumineux.
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Revêtement asphaltique |
|||
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CHAUX |
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Temp(c°) |
10% |
12% |
20% |
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58 |
1010 MPa |
1310 MPa |
1670 MPa |
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25 |
1610 MPa |
2360 MPa |
2900 MPa |
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12 |
2380 MPa |
3410 MPa |
4320 MPa |
Tableau
1.Propriété rhéologique du bitume
La
résistance à la fissuration par fatigue est indiquée par le paramètre trouvé
(module de perte).
VI-2-
Effet de Ca(OH)2 sur les mortiers bitumineux
L’étude sur l’influence de l’addition de la
chaux hydratée à un Filler calcaire sur le vieillissement et les propriétés
rhéologiques du mastic bitumineux constitué , en masse, de 50% de bitume 50%
de Filler ,deux type de Filler furent retenus.
a)- Filler 100% calcaire
b)-Filler actif composé de 75% de Filler calcaire
et de 25% de
Ca (OH)2 .
On a trouvé les résultats
suivants :
Essais à 163 c° sur mastics
On constate :
Que pour les deux bitumes, l’augmentation
de température du à l’incorporation de Filler est nettement plus élevée
pour le « Filler actif » (10 à11C°) que pour le Filler calcaire
(environ 6C°) d’où une moindre susceptibilité thermique avec le Filler
actif.
Une tendance à l’augmentation de l’absorption
en fonction de la basicité du Filler et une nette diminution de
l’absorption pour le mastic
bitume +Filler actif.
Cette
bande d’absorption est la caractéristique de la chaux vive et éteinte. Cette
diminution constitue un indicateur manifeste d’interactions acide/Base entre
le Bitume et la chaux.
VI-
3-
Etude des propriétés rhéologiques
avant et après vieillissement.
Le
taux des différentes augmentations de la rigidité est variable selon le type
de bitume de base et la température d’essai.
Action de Ca (OH)2 comme agent d’adhésivité contre le désonrobage. :
L’essai
de tenue à l’enrobage dans
l’eau bouillante : On observe que l’introduction de Ca (OH)2
à sec dans les agrégats améliore la résistance aux desenrobages lorsque
Ca(OH)2 représente un taux de 20% à 30% de
la masse du bitume.
Les
agrégats utilisés sont de nature plus au moins siliceuse.
Les
résultats ont montré qu’un maximum de 10 à 15% de
Ca
(OH)2 dans la fraction Filler totale du mélange permettait d’assurer à
l’enrobé une très bonne résistance au désenrobage.
L’incorporation
de chaux hydratée dans les enrobés augmente nettement la résistance à
l’action de l’eau et du gel.
b-
Effet de Ca (OH)2 sur la cohésion des mastics et des mortiers
bitumineux et à granularité fortement discontinue
Dans
le cas d’enrobé ouvert, le mélange bitume Filler joue un rôle essentiel
dans la tenue de l’enrobé. L’introduction du
Filler actif dans les enrobés diminue fortement la perte de matériaux ;
l’étude démontre aussi la sensibilité du type de bitume et granulats utilisés
pour la cohésion.
c-
Effet de Ca (OH)2 sur la résistance à l’orniérage
L’étude
a mis en évidence l’effet bénéfique de la chaux hydratée sur la résistance
à l’orniérage d’un béton bitumineux (mixte) (gravillons silex et sable
calcaire) utilisé en couche de liaison.
L’étude
effectuée consistait à tester une formulation de béton bitumineux, pour
couche de roulement (béton bitumineux semi grenu à granularité
continue).Cette formule, malgré l’utilisation de bitume dur était sensible
à l’orniérage, à cause de l’utilisation d’un sable broyé. Des mélanges
contenant 4 et 5 % de Ca(OH)2 ont été soumis à des essais d’orniérage,
la chaux étant introduite soit dans les granulats avant enrobage, soit après
introduction du bitume. Les résultats montrent que la chaux a un effet
sensible sur la résistance à l’orniérage en particulier lorsqu’ elle est
introduite après le bitume.
Il
apparaît aussi qu’une teneur élevée en chaux est plutôt défavorable et
que la teneur optimale semble être entre 4 et 5% .
VI-5-
Effet de Ca (OH)2 sur la résistance au vieillissement.
Pour
appréhender le vieillissement de bitume au sein de l’enrobé d’une part au
cours de l’enrobage pendant la fabrication et, d’autre part sur la chaussée,
par un essai expérimental de simulation de vieillissement de galette d’enrobé
placés durant 20 heures à 100 C° sous un pression d’air de 2,1 MPa.
Les
résultats montrent que l’introduction de chaux dans les enrobés tend à
diminuer le vieillissement de bitume
En
effet, il semble bien que l’introduction de Ca (OH)2 augmente la résistance
au vieillissement des enrobés d’autant plus que la porosité
de ceux- ci est importante. Ce qui est le cas pour les enrobés
drainant, mais aussi pour les enrobés à granularité discontinue de
type béton bitumineux. Le constat semble bien confirmé les améliorations rhéologiques
du bitume après vieillissement lors d’un ajout de Ca (OH)2
VII-
CONCLUSION
ET PERSPECTIVE
Les
résultats des travaux entrepris pour mieux caractériser l’action de la chaux hydratée sur les matériaux hydrocarbonés,
convergent tous
vers les mêmes conclusions.
Lorsque
on étudie le sujet de manière approfondi et selon des méthodes modernes
d’investigation, on s’aperçoit qu’on est en présence d’un additif aux
propriétés multiples capable de répondre aux préoccupations actuelles des
ingénieurs routiers.
Ainsi,
parce qu’elle réagit à la fois avec le granulat et avec le bitume, la chaux
hydratée modifie de manière plus au moins prononcée selon la nature des
composants, le comportement globale des mélanges bitumineux.
Ce
constat, validé par les observations en vraie grandeur se traduit par :
Une amélioration de la
tenue au désenrobage.
·
Une résistance à l’orniérage accrue.
·
Une plus grande souplesse à basse
température
·
Une augmentation de la cohésion des mastics bitumineux.
·
Une meilleure tenue au vieillissement.
On peut donc évoquer un rôle ( d’agent
modifiant multifonctionnelle),qui dépasse largement le stade de l’amélioration
de l’adhésivité bitume/granulat, et qui se manifeste à des dosages compris
entre 4 et 5% par rapport à la masse globale des agrégats.
Cette optique de l’amélioration du comportement
des enrobés bitumineux par ajout de chaux hydratée pourrait objectivement être
appliqué à la situation algérienne.
