Rapport Proctor CBR Final

8/19/2019 Rapport Proctor CBR Final

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Rapport De Travaux PratiquesESSAI PROCTOR & ESSAI C.B.R.

Par : HA-SUN Alexandre, LAU HIU HOONG Jean David et ROOJEE Fayaaz

Master 1 Génie Civil

2014-2015

Groupe TP : B



SOMMAIRE

1. L’ESSAI PROCTOR NORMAL ..................................................................................................................... 1

1.1. OBJECTIF ................................................................................................................................................. 1

1.2. MANIPULATION ........................................................................................................................................ 1

2. ESSAI CBR ................................................................................................................................................ 2

2.1. OBJECTIF ................................................................................................................................................. 2

2.2. MANIPULATION ........................................................................................................................................ 2

3. EXPLOITATION DES RESULTATS ............................................................................................................... 3

3.1. ESSAI PROCTOR NORMAL ........................................................................................................................... 3

3.2. ESSAI C.B.R. ............................................................................................................................................ 5

4. ANALYSE ................................................................................................................................................. 6

4.1. POIDS VOLUMIQUE SEC EN FONCTION DE LA TENEUR EN EAU POUR SR<100% ET SR=100% ................................... 6

4.1.1. Tableaux de valeurs: ................................................................ ........................................................ 6

4.1.2. Courbe Poids volumique sec en fonction de w ................................................................................. 7

4.2. DETERMINATION DE L’OPN, TENEUR EN EAU OPTIMALE, SR A L’OPN ................................................................. 8

4.3. ENERGIE VOLUMIQUE DE COMPACTAGE ......................................................................................................... 9

4.4. PRESSION PISTON EN FONCTION DE L’ENFONCEMENT ..................................................................................... 12

4.4.1. Tableaux de valeurs : ..................................................................................................................... 12

4.4.2. Courbe de pression en fonction de l’enfoncement ........................................................................ 14

4.5. L’INDICE PORTANT EN FONCTION DE LA TENEUR EN EAU .................................................................................. 15 4.5.1. Tableau de valeurs ........................................................................................................................ 15

4.5.2. Courbe de CBR en fonction de w(%) .............................................................................................. 15

4.6. CALCUL DE MODULE DE YOUNG ................................................................................................................. 16



1. L’ESSAI PROCTOR NORMAL

1.1. OBJECTIF

L’essai Proctor est un essai normalisé, qui consiste à compacter différents échantillons d’un

même sol avec des teneurs en eau différentes. Le résultat de cet essai nous permet d’avoir la

teneur en eau et le poids volumique maximal du sol. Grâce à la valeur de la teneur en eau

correspondant à l’optimum et à l’allure de la courbe ɣd = f(w), on peut ainsi avoir une idée de

la qualité du sol utilisé et les difficultés qui risquent de se présenter lors de son compactage.

De ce fait dans la réalité, une fois le sol choisi pour le remblai, la qualité du compactage sera

défini par comparaison avec le maximum obtenu lors de l’essai Proctor.

L’essai Proctor, réalisé au laboratoire, a pour seule but de déterminer la valeur de la densitésèche ɣd correspondant au degré de compactage désiré.

1.2.

MANIPULATION

Durant une première étape, nous avons pesé et broyé 3 kg de sol sec auquel nous sommes

venus rajouter 280 g d’eau.

De plus avec le sol étudié, nous avons remplis en 3 couches le moule Proctor. Chaque

couche a reçu une énergie de compactage représentée par 25 coups de dame.

Une fois le compactage terminé, nous avons enlevé la hausse du moule et nous avons

ensuite arasé la face supérieure de la dernière couche avec une règle spéciale. L’échantillon

a ensuite été pesé et envoyé à l’essai CBR (voir partie CBR).

Après l’essai CBR, nous avons démoulé le sol et prélevé un échantillon au coeur de celui-ci.

L’échantillon prélevé a été mis en étuve à 105°C pendant 24 heures et a été ensuite pesé.

On a ensuite mélangé le sol inutilisé avec les restes du premier essai, auquel nous sommes

venus rajouter 80 g d’eau pour commencer un 2ème essai Proctor.

Nous avons réalisé 5 essais afin d’avoir plusieurs points et ainsi obtenir la courbe ɣd = f(w). A

chaque essai nous avons rajouté 80 g d’eau afin d’augmenter la teneur en eau.

Remarque : On a rajouté 80g d’eau et non pas 60g afin d’être sûr de trouver l’OPN avant la

fin du TP.



2. ESSAI CBR

2.1. OBJECTIF

Le but de l’essai CBR est de déterminer la résistance mécanique d’un sol. En effet, les

manipulations (voir ci-dessous) vont nous permettre de déterminer les pressions induisant

des enfoncements de 2,5mm et 5,0mm (P2,5 et P5,0).

Suivant ces mesures, on va pouvoir calculer l’indice portant californien pour les différentes

teneurs en eau:

C. B. R max( ,

0,7 ,

,

1,05)

On peut ainsi tracer une courbe de CBR en fonction de la teneur en eau du sol. De l’essai de

Proctor Normal, on peut avoir la teneur en eau optimale et finalement on calcule le CBR

pour l’OPN en utilisant la courbe précédemment obtenue.

Le module de Young pour la teneur en eau optimale est ensuite calculé par :

65(..),

2.2.

MANIPULATION

L’essai CBR est réalisé sur le moule obtenu lors de l’essai Proctor. Chaque échantillon estsoumis à un poinçonnement par application d’un piston cylindrique de 4.9cm de diamètre

(vitesse constante de 1.27mm/min). L’effort d’enfoncement est mesuré par un anneau

dynamométrique (nombre de division x raideur de l’anneau). On avait aussi relevé les

valeurs de l’enfoncement par un comparateur placé sur le bord du moule.

Les pressions P2,5 et P5,0 ont été obtenue en divisant les efforts d’enfoncements à 2,5 mm et

5,0mm par l’aire du piston.

Raideur anneau dynamométrique :

Force (N) Lecturemontée

(div)

0 0

2500 12

5000 24,5

Aire du Piston : 18,9cm2



3. EXPLOITATION DES RESULTATS

3.1. ESSAI PROCTOR NORMAL

Le volume du Moule Proctor utilisé est donné et est de 0,95 dm3

, c’est-à-dire 9,5*10-4

m3.

Masse de sol sec (g) = Masse totale sèche (g) – Masse de la tare (g)

Masse de l’eau (g) = Masse totale humide (g) – Masse totale sèche (g)

Poids (kN) = [Masse (g) / (10^6)] * g (m/s²)

Teneur en eau, w (%)

w

∗ 100

∗ 100

Où Ww : poids de l’eau

Mw : masse de l’eau

Ws : poids des particules solides

Ms : masse des particules solides

Md : masse de sol sec

Après 24 heures à l’étuve, il n’y a plus d’eau dans l’échantillon de sol. Donc, Ms = Md.

Et,

w

∗ 100

Poids volumique du sol, γ

C'est la somme des poids des particules solides et de I'eau d'un volume unité de sol.

Poids volumique du sol sec, γd

=

+



Degré de saturation, Sr

Le degré de saturation, Sr, indique dans quelle proportion les vides sont remplis par l'eau. Le

degré de saturation peut varier de 0 % (sol sec) à 100 % (sol saturé).

=

∗

Courbe de Saturation

. ∗

C’est une hyperbole équilatère.



3.2. ESSAI C.B.R.

Le diamètre du piston cylindrique est donné et est de 4,9 cm.

Aire piston

= πr²

= π* (4,9 / 2)²

= 18,9 cm²

Pression exercée par le piston de la presse C.B.R., P = é ,

Aire piston



4. ANALYSE

4.1. POIDS VOLUMIQUE SEC EN FONCTION DE LA TENEUR EN EAU POUR SR<100%

ET SR=100%

4.1.1. TABLEAUX DE VALEURS:

Masse d'eau ajoutée à chaquecompactage (g)

280 360 440 520

Masse totale humide (moule + sol)(g)

7005 7080 7065 7010

Masse du moule sans hausse (g) 5085 5085 5085 5085

Masse du sol humide (g) 1920 1995 1980 1925

(kN/m3) 19,8 20,6 20,4 19,9

(kN/m3) 17,4 17,8 17,3 16,6

Figure 1: Poids volumique sec

Numéro de la tare 1 2 3 4

Masse totale humide (g) 66,90 68,14 67,20 64,19

Masse totale sèche (g) 59,18 59,26 57,43 53,95

Masse de la tare (g) 3,15 2,91 2,97 2,90

Masse de sol sec (g) 56,03 56,35 54,46 51,05

Masse de l'eau (g) 7,72 8,88 9,77 10,24

Teneur en eau, w (%) 13,78 15,76 17,94 20,06

Figure 2: Teneur en eau

Figure 3: Courbe de saturationw (%) γd (kN/m3)

13,78 19,41

15,76 18,69

17,94 17,96

20,06 17,30

=

+



4.1.2. COURBE POIDS VOLUMIQUE SEC EN FONCTION DE W

Figure 4 : Diagramme Proctor Normal

Commentaire

On s’aperçoit que la courbe atteint une valeur maximale. Cette valeur correspond à la teneur

en eau optimale et poids volumique sec maximale. Avant d’atteindre la valeur optimale, la

teneur en eau n’est pas suffisante pour jouer leur rôle de lubrifiant déf avorisant unarrangement des grains optimal. Ainsi après le compactage, il y a beaucoup de bulles d’air

présentes dans l’échantillon, défavorisant sa résistance mécanique.

Lorsqu’on arrive à la valeur optimale, la teneur en eau est juste suffisante pour un

arrangement optimal des grains, procurant ainsi une meilleure résistance mécanique.

Lorsque la teneur en eau devient trop importante, l’eau encaisse la plus forte partie de

l’énergie de damage, elle la restitue immédiatement sans profit pour les grains. Ainsi le sol

perd de sa caractéristique mécanique, d’où la deuxième partie de la courbe.

Si on continue à augmenter la teneur en eau, on arrivera à un point ou tous les vides seront

comblés, induisant une saturation totale du sol.

y = 0,0094x3 - 0,5443x2 + 10,073x - 42,746

R² = 1

R² = 1

16,0

16,5

17,0

17,5

18,0

18,5

19,0

19,5

20,0

12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00

γ d ( k N / m 3

w (%)

{ γd , w}

Courbe Expérimentale ( Sr < 100

% )


Poly. (Courbe Expérimentale ( Sr

< 100 % ))

Poly. (Courbe de Saturation)



4.2. DETERMINATION DE L’OPN, TENEUR EN EAU OPTIMALE, SR A L’OPN

Figure 5

Commentaires :

Valeur de l’OPN = 17,8 kN/m3

Teneur en eau à l’OPN = 15,6%

A l’O.P.N.,

=, é

, ∗ 100

=,8

8,∗ 100

= 95,2 %

y = 0,0094x3 - 0,5443x2 + 10,073x - 42,746

R² = 1

R² = 1

16,0

16,5

17,0

17,5

18,0

18,5

19,0

19,5

20,0

12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00

γ d

( k N / m 3

w (%)

{ γd , w}

Courbe Expérimentale ( Sr < 100

% )


Poly. (Courbe Expérimentale ( Sr

< 100 % ))

Poly. (Courbe de Saturation)

18.7

17,8

15,6



4.3. ENERGIE VOLUMIQUE DE COMPACTAGE

Figure 6 Valeurs Énergie Volumiques



Figure 7 Diagramme Proctor Complet

L’augmentation de l’énergie volumique décale l’O.P.N. vers le haut et vers la gauche. Donc,

on atteint un γd plus grand à une teneur en eau plus faible. Le sol arrive aussi à saturation

avec une valeur de w plus petite parce que l’énergie croissante cause un resserrement des

pores et donc on a moins de vides.

Un autre aspect important à considérer est le degré de compactage. Un sol avec un

compactage excessif aura tendance à gonfler quand le sol va essayer de revenir dans sa

position d’équilibre. De ce fait, le degré de compactage va être une fonction de l’énergie

volumique appliqué au sol. Suivant le même raisonnement, si la compacité entre les grains

est trop faible, on aura un phénomène de tassement.

Des essais ont démontré que la compacité critique inférieure se trouve légèrement en

dessous de la courbe de l’essai Proctor Normal (courbe vert pour moule Proctor) et la



compacité critique supérieure se trouve légèrement au-dessus de la courbe de Proctor

modifié (courbe bleu pour moule Proctor).



12

4.4.

PRESSION PISTON EN FONCTION DE L’ENFONCEMENT

4.4.1. TABLEAUX DE VALEURS :

280 g d'eau ajoutée aucompactage




δ, enfoncementpiston dans le

sol (mm)

Anneau(div)

F280 (N)

P280 (kPa)

Anneau(div)

F360 (N)P360

(kPa)Anneau

(div)F440 (N)

P440 (kPa)

Anneau(div)

F520 (N)

P52

(kP

0,25 4,00 833 442 2,00 417 221 0,50 104 55 0,20 42 220,50 5,00 1042 552 3,00 625 331 0,90 188 99 0,50 104 55

0,75 6,50 1354 718 3,90 813 431 1,10 229 122 0,80 167 88

1,00 7,25 1510 801 4,50 938 497 1,70 354 188 1,00 208 11

1,25 8,50 1771 939 5,10 1063 563 1,80 375 199 1,20 250 13

1,50 9,25 1927 1022 5,50 1146 608 2,00 417 221 1,40 292 15

1,75 10,00 2083 1105 6,10 1271 674 2,10 438 232 1,50 313 16

2,00 10,10 2104 1116 6,80 1417 751 2,50 521 276 1,80 375 19

2,25 10,90 2271 1204 6,90 1438 762 2,80 583 309 1,90 396 21

2,50 11,00 2292 1215 7,20 1500 795 3,00 625 331 2,00 417 22

2,75 11,20 2333 1237 7,80 1625 862 3,00 625 331 2,00 417 22

3,00 12,00 2500 1326 7,90 1646 873 3,10 646 342 2,10 438 23

3,25 12,20 2540 1347 8,00 1667 884 3,10 646 342 2,20 458 24

3,50 12,50 2600 1379 8,10 1688 895 3,40 708 376 2,30 479 25

3,75 12,75 2650 1405 8,60 1792 950 3,80 792 420 2,50 521 274,00 13,10 2720 1442 8,80 1833 972 3,80 792 420 2,80 583 30

4,25 13,20 2740 1453 9,00 1875 994 3,90 813 431 2,90 604 32

4,50 14,00 2900 1538 9,00 1875 994 4,00 833 442 2,90 604 32

4,75 14,00 2900 1538 9,00 1875 994 4,00 833 442 2,90 604 32

5,00 14,00 2900 1538 9,10 1896 1005 4,00 833 442 2,90 604 32

Figure 8: P en fonction de δ



Remarque: Les valeurs de F ont été obtenues de la façon suivante

Figure 9



14

4.4.2.

COURBE DE PRESSION EN FONCTION DE L’ENFONCEMENT

Figure 10

Commentaires :

On voit que la teneur en eau joue un rôle important dans les caractéristiques mécaniques du

sol. La courbe bleue nous montre qu’il faut appliquer une pression importante pour avoir un

même enfoncement que les autres courbes. On remarque ensuite que le sol avec des teneurs

en eau différentes arrivent tous à un enfoncement limite de 5mm pour une certaine pression.

L’allure de la courbe signifie que le sol est dans un état de déformation plastique car l’effort

appliqué n’est pas proportionnel à la déformation de ce dernier.

R² = 0,9859

R² = 0,9939

R² = 0,9885

R² = 0,9855

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

P ( k P a )

δ (mm)

P = f(δ)

280 g d'eau ajoutée au

compactage


compactage


compactage


compactage

Poly. (280 g d'eau ajoutée au

compactage)


compactage)


compactage)


compactage)



15

4.5. L’INDICE PORTANT EN FONCTION DE LA TENEUR EN EAU

4.5.1.

TABLEAU DE VALEURS

w (%) P2,5 (kPa) P2,5/0,7 P5 (kPa) P5/1,05 C.B.R.

13,78 1215 1736 1538 1465 1736

15,76 795 1136 1005 957 1136

17,94 331 473 442 421 473

20,06 221 316 320 305 316

Figure 11

4.5.2.

COURBE DE CBR EN FONCTION DE W(%)

Figure 12

y = 27,657x2 - 1170x + 12632

R² = 0,99090

200

400

600

800

1000

1200

1400

16001800

2000

12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

C . B . R .

w (%)

{ C.B.R. , w }

{ C.B.R. , w }

Poly. ({ C.B.R. , w })



16

Commentaire :

La courbe CBR nous montre que plus la teneur en eau augmente et moins notre sol résistera à

de forte pression. La courbe CBR nous permet d’avoir l’indice portant à l’OPN et de calculer le

module de YOUNG dans la partie suivante.

4.6.

CALCUL DE MODULE DE YOUNG

Figure 13

Commentaire :

Nous avons ici reporté la teneur en eau optimale (15.6 %) sur la courbe CBR et nous permet de

déduire le CBR à l’optimum et de calculé le module de YOUNG.

E : module d’Young à l’O.P.N.

65 (... ).

65 (1110).

6202

62,02 /²

E caractérise la résistance du sol face à une pression appliquée.

R² = 0,9909

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

C . B . R .

w (%)

{ C.B.R. , w }

Poly. ({ C.B.R. , w })

1110

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