Compactage du sol - Soil compaction
En géotechnique , le compactage du sol est le processus dans lequel la contrainte appliquée à un sol provoque une densification lorsque l'air est déplacé des pores entre les grains du sol. Lorsqu'une contrainte est appliquée qui provoque une densification due au déplacement de l'eau (ou d'un autre liquide) entre les grains du sol, une consolidation , et non un compactage, s'est produite. Normalement, le compactage est le résultat de la machinerie lourde qui comprime le sol , mais il peut également se produire en raison du passage, par exemple, des pieds d'animaux.
En science du sol et en agronomie , le compactage du sol est généralement une combinaison de compactage technique et de consolidation, il peut donc survenir en raison d'un manque d'eau dans le sol, le stress appliqué étant une aspiration interne due à l'évaporation de l'eau ainsi qu'au passage d'animaux. pieds. Les sols affectés deviennent moins capables d'absorber les précipitations , augmentant ainsi le ruissellement et l' érosion . Les plantes ont du mal dans un sol compacté car les grains minéraux sont pressés les uns contre les autres, laissant peu de place à l'air et à l'eau, indispensables à la croissance des racines . Les animaux fouisseurs y trouvent également un environnement hostile, car le sol plus dense est plus difficile à pénétrer. La capacité d'un sol à se remettre de ce type de compactage dépend du climat, de la minéralogie et de la faune. Les sols à forte capacité de retrait-gonflement , tels que les vertisols , récupèrent rapidement du compactage où les conditions d'humidité sont variables (les périodes de sécheresse rétrécissent le sol, le faisant se fissurer). Mais les argiles telles que la kaolinite , qui ne se fissurent pas en séchant, ne peuvent pas se remettre du compactage d'elles-mêmes à moins d'héberger des animaux vivant au sol tels que les vers de terre - la série des sols Cecil en est un exemple.
Avant que les sols puissent être compactés sur le terrain, certains tests en laboratoire sont nécessaires pour déterminer leurs propriétés techniques. Parmi diverses propriétés, la densité sèche maximale et le taux d'humidité optimal sont essentiels et précisent la densité requise à compacter sur le terrain.
En construction
Le compactage du sol est un élément essentiel du processus de construction. Il est utilisé pour le support d'entités structurelles telles que les fondations de bâtiments, les routes, les passerelles et les structures de soutènement de la terre, pour n'en nommer que quelques-uns. Pour un type de sol donné, certaines propriétés peuvent juger qu'il est plus ou moins souhaitable de fonctionner de manière adéquate pour une circonstance particulière. En général, le sol présélectionné doit avoir une résistance adéquate, être relativement incompressible pour que le tassement futur ne soit pas significatif, être stable contre les changements de volume lorsque la teneur en eau ou d'autres facteurs varient, être durable et sans danger contre la détérioration, et posséder une perméabilité appropriée .
Lorsqu'une zone doit être remplie ou remblayée, le sol est placé en couches appelées ascenseurs. La capacité des premières couches de remplissage à être correctement compactées dépendra de l'état du matériau naturel à recouvrir. Si un matériau inapproprié est laissé en place et remblayé, il peut se comprimer sur une longue période sous le poids du remblai de terre, provoquant des fissures de tassement dans le remblai ou dans toute structure supportée par le remblai. Afin de déterminer si le sol naturel supportera les premières couches de remplissage, une zone peut être laminée. Le laminage d'épreuves consiste à utiliser une pièce d'équipement de construction lourd pour rouler à travers le site de remplissage et à surveiller les déflexions à révéler. Ces zones seront indiquées par le développement de l' orniérage , du pompage ou du tissage au sol .
Pour assurer un compactage adéquat du sol, les spécifications du projet indiqueront la densité de sol requise ou le degré de compactage qui doit être atteint. Ces spécifications sont généralement recommandées par un ingénieur géotechnicien dans un rapport d'ingénierie géotechnique.
Le type de sol - c'est-à-dire la distribution granulométrique, la forme des grains du sol, la densité des solides du sol et la quantité et le type de minéraux argileux présents - a une grande influence sur le poids unitaire sec maximum et la teneur en humidité optimale. Il a également une grande influence sur la façon dont les matériaux doivent être compactés dans des situations données. Le compactage est réalisé à l'aide d'équipements lourds. Dans les sables et les graviers, l'équipement vibre généralement, ce qui provoque une réorientation des particules de sol dans une configuration plus dense. Dans les limons et les argiles , un rouleau à pied de mouton est fréquemment utilisé, pour créer de petites zones de cisaillement intense , qui chassent l'air du sol.
La détermination d'un compactage adéquat se fait en déterminant la densité in situ du sol et en la comparant à la densité maximale déterminée par un essai en laboratoire. Le test de laboratoire le plus couramment utilisé est appelé test de compactage Proctor et il existe deux méthodes différentes pour obtenir la densité maximale. Ce sont les tests Proctor standard et Proctor modifié ; le Proctor modifié est plus couramment utilisé. Pour les petits barrages, le Proctor standard peut encore être la référence.
Alors que le sol sous les structures et les chaussées doit être compacté, il est important après la construction de décompacter les zones à aménager afin que la végétation puisse pousser.
Méthodes de compactage
Il existe plusieurs moyens de réaliser le compactage d'un matériau. Certaines sont plus appropriées que d'autres pour le compactage du sol, tandis que certaines techniques ne conviennent que pour des sols particuliers ou des sols dans des conditions particulières. Certains sont plus adaptés au compactage de matériaux hors sol comme l' asphalte . Généralement, ceux qui peuvent appliquer des quantités importantes de cisaillement ainsi qu'une contrainte de compression sont les plus efficaces.
Les techniques disponibles peuvent être classées comme :
- Statique - une contrainte importante est lentement appliquée au sol puis relâchée.
- Impact - la contrainte est appliquée en laissant tomber une grande masse sur la surface du sol.
- Vibration - une contrainte est appliquée de manière répétée et rapide via une plaque ou un marteau à entraînement mécanique. Souvent associé à un compactage roulant (voir ci-dessous).
- Giratoire - une contrainte statique est appliquée et maintenue dans une direction tandis que le sol est soumis à un mouvement giratoire autour de l'axe de chargement statique. Limité aux applications de laboratoire.
- Rouler - un cylindre lourd est roulé sur la surface du sol. Couramment utilisé sur les terrains de sport. Les compacteurs à rouleaux sont souvent équipés de dispositifs vibratoires pour augmenter leur efficacité.
- Pétrissage - le cisaillement est appliqué par un mouvement alternatif dans des positions adjacentes. Un exemple, combiné au compactage par roulement, est le rouleau « pied de mouton » utilisé pour le compactage des déchets dans les décharges .
L'engin de construction disponible pour réaliser le compactage est extrêmement varié et est décrit par ailleurs .
Méthodes d'essai en laboratoire
Les compacteurs de sol sont utilisés pour exécuter des méthodes d'essai qui couvrent les méthodes de compactage en laboratoire utilisées pour déterminer la relation entre la teneur en eau de moulage et le poids unitaire sec des sols. Le sol placé comme remblai technique est compacté à un état dense pour obtenir des propriétés techniques satisfaisantes telles que la résistance au cisaillement, la compressibilité ou la perméabilité. De plus, les sols de fondation sont souvent compactés pour améliorer leurs propriétés techniques. Les tests de compactage en laboratoire fournissent la base pour déterminer le pourcentage de compactage et la teneur en eau de moulage nécessaires pour atteindre les propriétés techniques requises, et pour contrôler la construction afin de garantir que le compactage et les teneurs en eau requis sont atteints. Des méthodes d'essai telles que EN 13286-2, EN 13286-47, ASTM D698, ASTM D1557, AASHTO T99, AASHTO T180, AASHTO T193, BS 1377:4 fournissent des procédures d'essai de compactage du sol.
Voir également
- Compactage du sol (agriculture)
- Compacteur
- Terrassement
- Structure du sol
- Aération
- Résistance au cisaillement (sol)
