© A

FN

OR

199

9 —

Tou

s dr

oits

rés

ervé

sFA046733 ISSN 0335-3931

NF P 94-100Août 1999

Indice de classement : P 94-100

ICS : 93.020

Sols : Reconnaissance et essais

Matériaux traités à la chaux et/ou aux liants hydrauliques

Essai d'évaluation de l'aptitude d'un sol au traitement

E : Soils : investigation and testing — Lime and/or hydraulic binder treated materials — Test for determining the treatment ability of a soil

D : Boden : Erkundung und Prüfungen — Mit Kalk und/oder hydraulischen Bindemitteln behandelte Materialien — Prüfung zur Bewertung der Behandlungsfähigkeit eines Bodens

Norme française homologuée par décision du Directeur Général d'AFNOR le 5 juillet 1999 pour prendre effetle 5 août 1999.

Correspondance À la date de publication du présent document, il n'existe pas de travaux européensou internationaux traitant du même sujet.

Analyse Le présent document définit le principe et le domaine d'application de l'essai d'éva-luation de l'aptitude d'un matériau au traitement. L'essai a pour but de s'assurer quel'association d'un matériau avec de la chaux et/ou un liant hydraulique présente,après compactage, une stabilité dimensionnelle et un comportement conformes à cequi est attendu.

Descripteurs Thésaurus International Technique : sol, essai, matériau, chaux, liant hydraulique,compactage, caractéristique, gonflement, stabilité dimensionnelle, caractéristiquemécanique, mode opératoire.

Modifications

Corrections

© AFNOR 1999 AFNOR 1999 1er tirage 99-08-F

Éditée et diffusée par l’Association Française de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Défense Cedex Tél. : 01 42 91 55 55 — Tél. international : + 33 1 42 91 55 55

Reconnaissance et essais BNSR CTT

Membres de la commission de normalisation

Président : M BOLLE

Secrétariat : M JOUBERT — SETRA — BNSR

A participé en tant d'expert :

M ABDO CIMBETON

M BERRAUD BOUYGUES

M BOLLE INGENIEUR CONSEIL

M BUFALO VALERIAN

M GANDILLE GUINTOLI

M GUIMONT BNSR

M LAVEAU SNCF

M MANOJLOVIC CEMAGREF

M POILPRE RAZEL

M PREL EDF

M PUIATTI LHOIST

M RAYNAUD AEROPORTS DE PARIS

M RINCENT RINCENT BTP SERVICES

M SCHAEFFNER LCPC

M SMERECKI AFNOR

M FEVRE CETE NORMANDIE-CENTRE/LRPC ROUEN

— 3 — NF P 94-100

1 Domaine d’application ....................................................................................................................... 4

2 Références normatives ..................................................................................................................... 4

3 Définitions — Symboles .................................................................................................................... 4

4 Principe de l'essai .............................................................................................................................. 54.1 Cas des matériaux traités à la chaux seule ......................................................................................... 54.2 Cas des matériaux traités avec des liants hydrauliques éventuellement associés à de la chaux ....... 5

5 Appareillage ....................................................................................................................................... 5

6 Mode opératoire ................................................................................................................................. 86.1 Confection des éprouvettes ................................................................................................................. 86.1.1 Éprouvettes destinées à la mesure du gonflement éventuel ............................................................... 86.1.2 Éprouvettes destinées à la mesure du niveau de résistance .............................................................. 86.2 Conservation des éprouvettes ............................................................................................................. 86.2.1 Traitement à la chaux seule ................................................................................................................. 86.2.2 Traitement avec un liant hydraulique éventuellement associé à la chaux ........................................... 86.3 Manipulations, mesures et calculs ....................................................................................................... 96.3.1 Détermination du gonflement volumique ............................................................................................. 96.3.2 Détermination de la résistance en compression diamétrale. ............................................................. 10

7 Rapport d’essai ................................................................................................................................ 10

Annexe A (informative) Interprétation des résultats .................................................................................... 12

SommairePage

NF P 94-100 — 4 —

1 Domaine d’application

L'essai a pour but de s'assurer, dans un délai n'excédant pas deux semaines, que l'association d'un matériau (telque défini dans la classification NF P 11-300) avec de la chaux et/ou un liant hydraulique présente, après com-pactage, une stabilité dimensionnelle et un comportement mécanique conformes à ce qui est attendu pour unmatériau ainsi traité.

L'essai s'intègre dans la méthodologie générale des études de traitement des matériaux avec de la chaux et/ouun liant hydraulique, en vue de la construction des remblais routiers, ferroviaires, aéroportuaires, plates-formesindustrielles, et des couches de forme et assises de chaussée.

Ses résultats permettent de s'assurer de l'aptitude d'un matériau à être traité mais ne sont pas utilisables pourprocéder au dimensionnement d'une structure incluant des matériaux traités.

Les valeurs actuellement admises comme définissant cette aptitude sont indiquées dans l'annexe A.

2 Références normatives

Ce document comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces référencesnormatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-après. Pour lesréférences datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces publications ne s'appli-quent à ce document que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non datées,la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.

NF P 11-300, Exécution des terrassements — Classification des matériaux utilisables dans la construction desremblais et des couches de forme d'infrastructures routières.

NF P 94-093, Sols : Reconnaissance et essais — Détermination des références de compactage d'un matériau —Essai Proctor Normal — Essai Proctor Modifié.

NF P 98-230-2, Essais relatifs aux chaussées — Préparation des matériaux traités aux liants hydrauliques ou nontraités — Partie 2 : Fabrication des éprouvettes de sables ou de sols fins par compression statique.

NF P 98-231-5, Essais relatifs aux chaussées — Comportement au compactage des matériaux d’assises autresque traités aux liants hydrocarbonés — Partie 5 : Détermination par auscultation dynamique du délai de maniabi-lité des graves traitées aux liants hydrauliques.

NF P 98-231-6, Essais relatifs aux chaussées — Comportement au compactage des matériaux d’assises autresque traités aux liants hydrocarbonés — Partie 6 : Détermination par compactage différé du délai de maniabilitédes graves et sables traités aux liants hydrauliques.

NF P 98-232-3, Essais relatifs aux chaussées — Détermination des caractéristiques mécaniques des matériauxtraités aux liants hydrauliques — Partie 3 : Essai de compression diamétrale sur sables et sols fins.

3 Définitions — Symboles

Pour les besoins du présent document les définitions suivantes s'appliquent :

d Diamètre des éprouvettes soumises à l'essai, exprimé en centimètres

h Hauteur des éprouvettes soumises à l'essai, exprimé en centimètres

ρw Masse volumique de l'eau, exprimée en grammes par centimètre cube et considérée égale à 1

ρh PN Masse volumique humide obtenue par compactage à l'énergie Proctor Normal du matériau (voirNF P 94-093) à la teneur en eau choisie et traité avec le(s) produit(s) de traitement et le(s)dosage(s) retenus, exprimée en grammes par centimètre cube

V0 Volume initial (immédiatement après démoulage) de l'éprouvette, exprimé en centimètres cubes

— 5 — NF P 94-100

V1 Somme du volume final de l'éprouvette après maturation et du volume de l'ensemble élastiques + bandede confinement, exprimée en centimètres cubes

V2 Volume de l'ensemble élastiques + bande de confinement, exprimé en centimètres cubes

Gv Gonflement volumique de l'éprouvette après maturation, exprimé en pourcentage

Rtb Résistance en compression diamétrale, exprimée en mégapascals

4 Principe de l’essai

L'essai consiste à accélérer, par des modalités de conservation particulières, les phénomènes de prise hydrauli-que qui se produisent dans un échantillon de matériau traité, et à mesurer les valeurs de gonflement éventuel et,le cas échéant, de résistance mécanique obtenues au bout d'un temps conventionnel.

4.1 Cas des matériaux traités à la chaux seule

Pour ce type de traitement, l'essai se limite à suivre le gonflement éventuel pouvant se développer.

Il est mesuré par la variation, en fonction du temps, du volume apparent d'éprouvettes d = h = 5 cm conservées,dans un premier temps, en atmosphère quasi saturée, puis, dans un second temps, immergées dans de l'eau à40 °C, conformément aux modalités indiquées à l'article 6.

4.2 Cas des matériaux traités avec des liants hydrauliques éventuellement associés à de lachaux

Pour ce type de traitement, l'essai consiste d'une part à suivre le gonflement éventuel pouvant se développerdurant la réaction hydraulique et d'autre part à mesurer le niveau de résistance mécanique atteint à la fin del'essai.

Le gonflement est mesuré par la variation du volume apparent d'éprouvettes d = h = 5 cm conservées, dans unpremier temps, en atmosphère quasi saturée, puis, dans un second temps, immergées dans de l'eau à 40 °C,conformément aux modalités indiquées à l'article 6.

Le niveau de résistance mécanique atteint à la fin de l'essai est mesuré par la résistance en compression diamé-trale d'éprouvettes d = h = 5 cm, conservées dans les mêmes conditions que pour la mesure des gonflements,mais maintenues dans un étui rigide conformément aux modalités indiquées à l'article 6.

5 Appareillage

Il comprend :

— un malaxeur tel que par exemple celui proposé dans la norme NF P 94-093 permettant de réaliser les mélan-ges homogènes des matériaux avec les produits de traitement considérés ;

— une presse utilisée pour la confection des éprouvettes ; ses caractéristiques sont similaires à celles de lapresse préconisée dans la norme NF P 98-230-2 ;

— un ensemble de moulage tel que présenté à la figure 1 comprenant :

- un contre-moule ;

- deux pistons de compactage ;

- cinq étuis au minimum ;

- une paire au minimum de demi-coquilles d'espacement servant à mesurer un compactage «double-effet»conformément à la procédure décrite à l'article 6 ;

NF P 94-100 — 6 —

— un dispositif thermostatique permettant de conserver à 40 °C ± 2 °C un volume d'eau suffisant pour une immer-sion totale des éprouvettes soumises à l'essai ;

— un ensemble de pesée hydrostatique des éprouvettes, s'adaptant sur une balance dont la précision est com-patible avec les exigences définies en 6.3 ;

— une presse utilisée pour l'écrasement des éprouvettes, dont les caractéristiques sont similaires à celle de lapresse préconisée dans la norme NF P 98-232-3 ;

— les divers appareils et matériels courants suivants :

- bandes de confinement des éprouvettes, découpées dans un textile synthétique souple et perméable ; lesdimensions d'une bande sont de 17 cm ± 1 cm de longueur et de 4,9 cm ± 0,1 cm de largeur ; le nombrede bandes à confectionner est au minimum de trois ;

- bracelets élastiques ;

- pied à coulisse de 1/50 de millimètre ;

- chronomètre ;

- pierres poreuses, éponge ou papier absorbant, pelles, truelles, ciseaux, bac de malaxage (à défaut dumalaxeur-désagrégateur mécanique proposé dans la norme NF P 94-093).

— 7 — NF P 94-100

Dimensions en millimètres

Les matières et les dimensions cotées, exprimées en millimètres, sont normatives

Figure 1 — Ensemble de moulage utilisé pour la confection des éprouvettes

1 Plateau supérieur de la presse a) Ensemble de trois étuis disposés dans le contre-moule en position de moulage

2 Piston supérieur b) Détail d'un étui — Matière : Acier inox

3 Contre-moule c) Détail d'un piston — Matière : Acier mi-dur

4 Étuis d) Détail du contre moule — Matière : Acier mi-dur

5 Piston inférieur e) Détail des demi-coquilles d'espacement — Matière : Acier mi-dur

6 Coquilles d'espacement

7 Plateau inférieur de la presse

NF P 94-100 — 8 —

6 Mode opératoire

6.1 Confection des éprouvettes

Les modalités du mélange : nature et état hydrique du (des) matériau(x), le(s) produits(s) de traitement et le(s)dosage(s), sont choisies en fonction des données particulières du chantier.

NOTE Le cas échéant, l'aptitude au traitement de plusieurs mélanges caractérisés par des modalités différentes peutêtre étudiée lors d'une même séquence d'essai si l'on dispose de l'appareillage spécifique le permettant (bain thermosta-tique permettant une immersion totale de l'ensemble des éprouvettes, étuis, bandes de confinement, bracelets élastiquesetc. en nombre suffisant).

Les modalités d'un mélange étant choisies :

— éliminer par tamisage, le cas échéant, les éléments dépassant 5 mm (ou éventuellement 6,3 mm) ;

— fabriquer le mélange manuellement ou de préférence à l'aide du malaxeur mécanique et observer entre l'intro-duction du (ou des) produit(s) de traitement et le compactage (statique ou dame proctor) les délais indiquésen 7.2 de la norme NF P 94-093. La qualité de l'homogénéité est appréciée visuellement (observation de l'uni-formité et de la stabilisation de la teinte et de la granularitée de la mouture). La quantité de mélange à préparerdoit être largement suffisante pour permettre la réalisation de l'essai proprement dit et celle du «point ProctorNormal» correspondant aux valeurs de teneur en eau et de dosage(s) retenues (éventuellement le moule Proc-tor ∅int = 101,5 mm peut être utilisé, voir la norme NF P 94-093). Pour un mélange donné, ces quantités nedoivent pas être inférieures à 4,5 kg lorsque le moule Proctor est utilisé et à 7 kg lorsque c'est le moule CBRqui est utilisé ;

— déterminer la valeur de la masse volumique apparente humide ρh PN du mélange telle que définie à l'article 3.

6.1.1 Éprouvettes destinées à la mesure du gonflement éventuel

Mouler, à l'aide de la presse de confection trois éprouvettes : (d = h = 5 cm).

Les caractéristiques de moulage des éprouvettes sont :

— teneur en eau = teneur en eau du mélange ;

— masse volumique humide = 96 % ρh PN ;

Le démoulage de chaque éprouvette est réalisé immédiatement après confection.

6.1.2 Éprouvettes destinées à la mesure du niveau de résistance

Pour chaque modalité de traitement envisagée, confectionner trois éprouvettes comme indiqué pour les éprou-vettes destinées à la mesure du gonflement, à la particularité près qu'elles sont moulées dans un étui tel que pré-senté à la figure 1 et maintenues dans cet étui durant la conservation.

6.2 Conservation des éprouvettes

6.2.1 Traitement à la chaux seule

Conserver les éprouvettes 3 j ± 4 h à 20 °C ± 2 °C et à plus de 90 % de degré hygrométrique puis les immergerentièrement 7 j ± 4 h dans de l'eau maintenue 40 °C ± 2 °C.

6.2.2 Traitement avec un liant hydraulique éventuellement associé à la chaux

Dans le cas d'un traitement avec un ciment, conserver les éprouvettes 4 h ± 15 min à 20 °C ± 2 °C et à plus de90 % de degré hygrométrique puis les immerger entièrement 7 j ± 4 h dans de l'eau maintenue 40 °C ± 2 °C.

Dans le cas d'un traitement avec un liant hydraulique routier, le temps de conservation à 20 °C ± 2 °C et à plusde 90 % de degré hydrométrique doit être compris entre 1,5 et 2 fois le délai de maniabilité du mélange.

NOTE Le délai de maniabilité à considérer est de préférence celui indiqué dans la fiche technique du fabricant du liant.En l'absence de cette indication, ce délai peut être évalué soit par référence à des chantiers antérieurs, soit déterminé parl'une ou l'autre des normes NF P 98-231-5 ou NF P 98-231-6.

— 9 — NF P 94-100

6.3 Manipulations, mesures et calculs

6.3.1 Détermination du gonflement volumique

La mesure de ce paramètre est réalisée sur les éprouvettes non conservées en étui. Sa valeur est la moyennedes valeurs mesurées sur trois éprouvettes de la manière suivante :

— immédiatement après démoulage, procéder à la détermination du volume initial V0 de chacune des trois éprou-vettes en mesurant au pied à coulisse à 0,1 mm près les cotes des diamètres d1, d2, d3 et hauteurs h1 et h2conformément à la figure 2.

Le volume V0 (arrondi au dixième de centimètre cube le plus proche) est alors calculé d'après l'expression :

Figure 2 — Mode de détermination de V 0

Après observation des délais de conservation à 20 °C et à plus de 90 % d'hygrométrie mentionnés en 6.2.1 et6.2.2, confiner l'éprouvette en l'entourant avec la bande textile, cette dernière étant plaquée sans contrainteexcessive sur la surface latérale de l'éprouvette au moyen de deux ou trois bracelets élastiques.

Poser l'éprouvette ainsi préparée sur une pierre poreuse et immerger l'ensemble dans l'eau thermostatée à 40 °C.

Déterminer le volume de l'éprouvette après une durée d'immersion de 7 j ± 4 h, à partir de pesées hydrostatiques.

NOTE 1 La mesure du volume de l'éprouvette après des durées d'immersion de 4 h ± 15 min, 24 h ± 2 h est facultativemais peut apporter une contribution à l'interprétation des résultats de l'essai.

Les pesées hydrostatiques sont réalisées comme suit :

— retirer du bain thermostaté l'ensemble «éprouvette + bande de confinement + élastiques» et procéder immé-diatement à sa pesée hydrostatique ; soit m1 cette masse mesurée à 0,1 g près ;

— retirer l'ensemble immergé, éponger délicatement l'eau de ruissellement superficiel et procéder à la mesure desa masse à l'air libre ; soit m2 cette masse mesurée à 0,1 g près ;

— calculer le volume de l'ensemble immergé V1, exprimé en centimètres cubes,, qui est donné par l'expression :

— calculer le volume V2 de la bande de confinement et des bracelets élastiques.

V0π4---

d1 d2 d3+ +

3-------------------------------

2h1 h2+

2------------------××=

V1m2 m1–

ρw---------------------=

NF P 94-100 — 10 —

Pour mesurer ce volume procéder également par pesée hydrostatique en utilisant si nécessaire un lest pourentraîner ces éléments en immersion et éventuellement pour décaler les pesées dans la plage de mesure opti-male de la balance (compte tenu des faibles valeurs des masses respectives de la bande textile et des élastiques).

NOTE 2 La détermination du volume de l'ensemble «bande textile + élastiques» peut être réalisée une fois pour toutes,à condition d'apparier la bande textile et les élastiques pour lesquels ce volume a été déterminé.

La connaissance de V0, V1, V2 permet alors de calculer le gonflement volumique de l'éprouvette exprimé en pour-centage suivant la formule :

6.3.2 Détermination de la résistance en compression diamétrale.

La mesure de ce paramètre est réalisée sur les éprouvettes conservées en étui. Sa valeur est la moyenne desvaleurs mesurées sur trois éprouvettes de la manière suivante :

— après observation des délais et des modalités de conservation définies en 6.2, les trois éprouvettes conser-vées dans leur étui sont sorties du bain thermostaté et extraites de leur étui ;

— elles sont alors écrasées en compression diamétrale conformément au processus décrit dans la normeNF P 98-232-3 et on note la valeur de la résistance à la rupture.

NOTE La mesure du module de déformation telle que décrite dans la norme NF P 98-232-3 est facultative mais peutapporter une contribution à l'interprétation des résultats de l'essai.

7 Rapport d’essai

Le rapport d’essai doit indiquer :

a) les éléments généraux relatifs à l'identification de l'organisme et de l'agent l'ayant exécuté ;

b) les dates de début et de fin d'exécution ;

c) la description du mélange :

1) identification du matériau selon la norme NF P 11-300 ;

2) localisation du prélèvement ;

3) identification du ou de(s) produit(s) de traitement et dosage(s) utilisé(s) ;

d) les résultats des mesures et des calculs et plus particulièrement :

1) les valeurs du gonflement volumique après les 7 j d'immersion et éventuellement après des duréesd'immersion intermédiaires de 4 h et de 24 h (voir Note 1 du 6.3.1) ;

2) le cas échéant la valeur de la résistance à la rupture en compression diamétrale à 7 j et éventuellement lavaleur du module de déformation (voir Note du 6.3.2) ;

e) les conclusions de l'essai concernant l'aptitude au traitement du matériau avec le produit considéré par réfé-rence (à défaut d'autres éléments) aux propositions de l'annexe A ;

f) toute observation pertinente relevée durant l'exécution de l'essai ;

g) l'ensemble de ces éléments sont reportés sur une feuille d'essai dont un exemple est donné à la figure 3.

Gv

V1 V2–( ) V0–

V0------------------------------------- 100×=

— 11 — NF P 94-100

Figure 3 — Exemple de rapport d'essai

Organisme ayant réalisé l'essai

ESSAI D'ÉVALUATION DE L'APTITUDE D'UN MATÉRIAU AU TRAITEMENT

Réalisé suivant la norme NF P 94-100

IDENTIFICATION DE LA COMMANDE

Essai réalisé parDates de début

et de fin de l'essai

Matériau essayé

Nature Classification selon(NF P 11-300)Teneur en eau

Provenancelieu et mode

de Prélèvement

N° Échantillon Date de Prélèvement

Mélange

Teneur en eau du matériau essayé

Masse volumique

h PN de la fraction 0/5

(ou 0/6,3) mm

Nature du (des) produit(s) de traitement

Dosage(s)

Confection des éprouvettes

Éprouvette n° 1 Éprouvette n° 2 Éprouvette n° 3

Teneur en eau

Masse volumique apparente (humide)

GONFLEMENTVOLUMIQUE

Éprouvette n° 1 Éprouvette n° 2 Éprouvette n° 3 MOYENNE

Mesuré après 4 h d'immersion 1)

Mesuré après 24 h d'immersion1)

Mesuré après 7 j d'immersion 1)

1) Facultatif

CARACTÉRISTIQUES MECANIQUES

Éprouvette n° 1 Éprouvette n° 2 Éprouvette n° 3 MOYENNE

Résistance en compression diamétrale

Module de déformation 1)

1) Facultatif

APTITUDE DU MATÉRIAUAU TRAITEMENT

Adapté

oDouteux

oInadapté

o

OBSERVATIONS

NF P 94-100 — 12 —

Annexe A

(informative)

Interprétation des résultats

Init numérotation des tableaux d’annexe [A]!!!Init numérotation des figures d’annexe [A]!!!Init numérotation des équations d’annexe [A]!!!

Les valeurs de gonflement volumique et de résistance en compression diamétrale obtenues au terme de l'essaipeuvent dans l'état des connaissances actuelles s'interpréter conformément aux propositions du tableau 1.

Tableau 1 — Critères de jugement de l'aptitude d'un sol à être traité à la chaux et/ou aux liants hydrauliques

Type de traitementAptitude

du matériau au traitement

Paramètres considérés

Gonflement volumique Gv 7 j %

Résistance en compression diamétrale Rtb MPa

Traitement avec un liant hydraulique éventuellement

associé à la chaux

Adapté ≤ 5 ≥ 0,2

Douteux 5 ≤ Gv 7 j ≤ 10 0,1 ≤ Rtb ≤ 0,2

Inadapté ≥ 10 ≤ 0,1

Traitement à la chaux seule

Adapté ≤ 5 Paramètre non considéré pour ce type de traitement

du fait de la lenteur de la prise pouzzolanique

Douteux 5 ≤ Gv 7 j ≤ 10

Inadapté ≥ 10