Utilisation des calcaires du Bajocien lorrain en techniques routières

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  • AVERTISSEMENT

    Ce document est le fruit d'un long travail approuv par le jury de soutenance et mis disposition de l'ensemble de la communaut universitaire largie. Il est soumis la proprit intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de rfrencement lors de lutilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pnale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr

    LIENS Code de la Proprit Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Proprit Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm

  • Facult des Sciences et Techniques

    UFR Sciences et Techniques de la Matire et des

    Procds

    Ecole Doctorale EMMA

    THESE

    Prsente pour ('obtention du titre de

    s.c.o. UJi.~ NANCY 1BIBLIOTHQUE OES SCIENCES~ue du Jardll' BotanIque. BP 11

    .. t:l,. ,~ III, r- ....... r-.-." f 4 ,.... ~ ,... t.

    Docteur de l'Vniversit Henri Poincar, Nancy 1

    en

    Gnie Civil

    par

    Jean VOIRIN

    UTILISATION DES CALCAIRES DU BAJOCIEN LORRAIN

    EN TECHNIQUES ROUTIERES

    Soutenue publiquement le 24 juin 2004 devant la commission d'examen

    Rapporteurs

    Examinateurs

    Invits

    M. Jean BEBIENM. Jean Pierre TROALEN

    M. Bernard HAGUENAUEURM. Ren DEVIENNEM. Andr LECOMTEM. Didier DESMOULIN

    M. Michel BERTAUD

    Professeur, Universit de Paris SudProfesseur, Universit de Reims

    Professeur Emrite, Universit Henri Poincar, Nancy 1Professeur, Universit Henri Poincar, Nancy 1Matre de confrences, HDR, Universit Henri Poincar, Nancy 1Ingnieur INSA, Directeur Technique SCREG EST

    Docteur es sciences, Directeur Technique SCREG

    EA 1116 ERIN - MMGC - Equipe Modlisation et Matriaux du Gnie CivilLe Montet - 54601 Villers ls Nancy Cedex

    Laboratoire SCREG EST2 rue Virginie Mauvais - 54015 Nancy Cedex

    Directeur de thse: M. Andr LECOMTE

    Co - encadrant : M. Didier DESMOULIN

  • AVANT-PROPOS

    Ce mmoire a t rdig dans le cadre d'une convention de recherche passe entre le

    laboratoire (EA 1116) Modlisation et Matriaux du Gnie Civil)} de l'Universit Henri

    Poincar - Nancy 1 - et le laboratoire de la socit SCREG EST. L'encadrement des

    travaux a t assur conjointement par Messieurs Andr LECOMTE (EA 1116) et Didier

    DESMOULIN (SCREG EST).

    *********

    Salari au laboratoire SCREG EST depuis 13 annes, les travaux de recherches

    prsents ont t mens paralllement mon activit professionnelle. Ils se sont drouls

    en diffrents sites de travail mis ma disposition: la Facult des Sciences de

    Vandoeuvre-ls-Nancy, le Dpartement Gnie Civil de l'IUT de Nancy - Brabois o est

    implant le laboratoire MMGC et le laboratoire Screg Est.

    *********

    Les travaux ci-aprs exposs doivent tre considrs comme un complment aux

    nombreuses connaissances issues des programmes de recherche antrieurs sur la

    valorisation des matriaux locaux pour les ouvrages du B.T.P. Ils pourront servir, le cas

    chant, de contribution la ralisation d'un Guide d'emploi des ressources minrales

    calcaires de la Lorraine dans l'industrie du BTP.

    *********

    L'approche retenue pour ces travaux relve du pragmatisme et de l'observation. Ces deux

    notions ont t les fils conducteurs permanents de notre dmarche, afin que nos

    conclusions refltent le plus fidlement possible les observations faites durant la mise en

    uvre ou lors de l'analyse du comportement sous sollicitation des techniques envisages.

    *********

    Plus prcisment, nos recherches concernent l'utilisation des calcaires du Bajocien lorrain

    dans les assises de chausses, dans le but de les substituer (autant que faire se peut) aux

    matriaux traditionnels nobles)} que sont les granulats alluvionnaires, principalement

    extraits du lit de la Moselle.

    Jean VOIRIN, le 22 Avril 2004

    2 .c.o. Uli.P. NANCVL10TH=QUE ES SCIE C -

    Rue u If _....,.... P 11~1 VILLERS-LE~-NANrv r~

  • REMERCIEMENTS

    Je tiens en tout premier lieu remercier les membres du jury pour avoir accept de lire

    mon mmoire et pour avoir accept de participer ma soutenance de thse.

    Je tiens galement remercier toutes les personnes qui ont contribu la ralisation et

    l'achvement de ce travail:

    Monsieur le Professeur Bernard HAGUENAUER, pour m'avoir initialement

    accueilli au sein de son laboratoire (JE 1116 Structures et Matriaux) et pour

    m'avoir fait part de ses remarques et conseils tout au long de ce travail. De plus,

    je tiens le remercier de m'avoir accord sa confiance lorsqu'en 1996 il a

    rpondu favorablement ma demande de reprise universitaire de mes tudes.

    Monsieur Christian LAVEDRINE, Prsident Directeur Gnral de SCREG EST

    qui, par son accord pour financer les travaux, a pu rendre matriellement possible

    l'aboutissement de ce travail.

    Monsieur Didier DESMOULlN, Directeur Technique de SCREG EST pour avoir

    accept que je puisse mener bien ce projet de formation personnelle. Il a su,

    dans la mesure de son emploi du temps particulirement charg, tre mon

    coute et m'apporter son soutien tant moral que matriel. Je tiens galement le

    remercier pour m'avoir accord le temps ncessaire la finalisation de ce

    document. Je le remercie galement pour m'avoir autoris utiliser l'infrastructure

    du laboratoire de SCREG pour effectuer des analyses pendant et en dehors des

    heures normales d'activit de la socit.

    Monsieur Andr LECOMTE, Matre de Confrence HDR au Dpartement de

    Gnie Civil de l'IUT Nancy - Brabois, Directeur de cette Thse, qui je dois

    normment. En effet, il a su tre prsent chaque fois que j'ai t amen le

    solliciter dans quelque domaine que ce soit. De plus, je tiens le remercier pour

    3

  • m'avoir suggr et non impos ses ides, ce qui, dans le cadre particulier de ces

    travaux, est inestimable. Que sa famille m'excuse galement pour avoir d parfois

    le rencontrer son domicile parce que je n'avais pas toujours la libert de me

    rendre son laboratoire.

    Monsieur Christophe RIBETTE, Cadre technique SCREG EST qui a russi,

    malgr des plans de charges parfois importants, me dgager du temps pour

    que je puisse raliser certaines manipulations au laboratoire de SCREG.

    Monsieur Jean Michel MECHLlNG, Matre de Confrence au Dpartement de

    Gnie Civil de l'IUT Nancy - Brabois pour m'avoir donn de petits conseils

    pratiques qui m'ont conduit revoir certains points de ce travail, mais galement

    pour sa pdagogie au moment de l'analyse des lames minces.

    Monsieur le Professeur Jean HILLI, pour m'avoir guid et aid dans l'approche

    gologique que je souhaitais donner ce travail. J. HILLI est l'un des spcialistes

    des formations carbonates de notre rgion. Ses remarques de passionn ont

    toujours t pleines d'enseignement et il a su se mettre ma porte pour que ces

    conseils soient en phase avec le travail qui m'a t confi.

    Monsieur Antoine LAVERRIERE, un de mes collgues de travail en qui j'ai une

    confiance sans limite et qui, sans avoir t impliqu directement dans ce travail a

    su par sa discrtion, son infatigable bonne humeur, ses mots chaleureux et ses

    coup de mains dsintresss me remettre bien souvent en selle lorsque la

    lassitude pointait dans ma tte.

    Monsieur et Madame Gilbert VOIRIN, mes parents, parce qu'ils mritent plus que

    d'autres mon entire reconnaissance. C'est eux que je dois tout. Et puis aussi

    parce qu'ils ont su rester mes cots tous moments pour me rconforter, me

    redonner de l'lan et assurer la logistique.

    Je ne peux pas faire une liste exhaustive de tous ceux qui ont contribu

    directement ou indirectement ce travail, mais je voudrais les remercier de tout

    mon cur et je voudrais galement qu'ils puissent se reconnatre dans ces

    lignes.

    Merci vous tous!4

  • CEnfin ...

    Si {e Tout Puissant m'avait consuft avant de s'em6arquer dans raCration du :Monde, je fui aurais recommand que{que cfiose de p{us

    simpfe !

    }tfplionse X fe Sage, XIII ime sicfe.

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  • RESUME

    Le prsent travail s'inscrit dans la dmarche gnrale d'conomie des matriauxalluvionnaires lorrains en voie d'puisement. Il s'intresse plus particulirement, l'emploides granulats issus des formations calcaires du Bajocien lorrain dans les techniques pourassises routires. Les tudes conomiques gnrales montrent que l'utilisation des rochescarbonates crot sans cesse en Lorraine et que cette ressource se substituemajoritairement aujourd'hui aux matriaux traditionnels, du moins dans le domaine deschausses. Le manuscrit, qui commence par un rappel des notions gnrales ayant traitau domaine routier, s'attache montrer que l'utilisation de ces matriaux ne pose pas dedifficults particulires en techniques routires, malgr la grande variabilit de leur facis.Il faut cependant que la formulation soit bien adapte et qu'un liant routier soit deprfrence utilis. Le thme de l'adhrence entre granulats calcaires et matrice cimentaireest ensuite abord. On montre que les calcaires issus de roches massives dveloppent derelles qualits d'adhrence avec la matrice, notamment si le liant hydraulique contient dulaitier. Une tude sur la cintique de durcissement de ces mlanges prouve que lescoefficients de correspondance normaliss, destins apprcier les performances 1 an,utiliss aujourd'hui ne sont pas adapts aux calcaires, qui ragissent chimiquement.Concernant la mise en uvre des mlanges calcaires, nous confirmons que les courbesnormatives sont pertinentes, dans l'attente d'un ventuel dvelo