Évaluation des propriétés mécaniques d’un sol traité au ciment

par Fabien Szymkiewicz

Thèse de doctorat en Géotechnique

Sous la direction de Philippe Reiffsteck.

Le président du jury était Antonio Gomes Correia.

Le jury était composé de Philippe Reiffsteck, Sabine Darson-Balleur, Helen Ahnberg, Alain Le Kouby.

Les rapporteurs étaient Fabrice Emeriault, Hussein Mroueh.


  • Résumé

    Le Soil-Mixing consiste à traiter le sol avec un liant hydraulique en le mélangeant mécaniquement en place pour améliorer ses propriétés mécaniques. Son coté économique ainsi que son faible impact environnemental ont fait de cette méthode jusque là cantonnée à l'amélioration de sols compressibles ou à forte teneur en matière organique une alternative attrayante aux méthodes traditionnelles de renforcements des sols, de soutènements (temporaires voire définitifs), de fondations et de travaux d'étanchéités. Mais avec cette augmentation de la demande, les exigences nouvelles concernant la méthode et le matériau sont apparues.De nombreuses études permettent d'apporter des éléments de réponses. Cependant, il n'existe pas d'étude paramétrique globale étudiant à la fois l'impact du type de sol et de la quantité d'eau sur la caractérisation du matériau Soil-Mixing et qui permettrait d'améliorer les méthodes de dosage ainsi que les méthodes de dimensionnement des ouvrages en Soil-Mixing.Un mélange sol-ciment est composé majoritairement de sol. Le ciment ne représentera au maximum que 30% du mélange. L'approche adoptée est donc plutôt celle du domaine de la géotechnique que des bétons hydrauliques. Nous avons pris le parti de baser notre travail sur une étude de laboratoire, en réalisant des mélanges dits “de référence”. Trois sables et cinq sols fins ont été traités en faisant varier à chaque fois les quantités de ciment et d'eau, afin d'observer l'influence de la granulométrie, de l'argilosité et de la quantité d'eau présente dans le mélange sur la résistance, la rigidité et la déformation à la rupture du matériau. Par ailleurs, des sols reconstitués à base de sable et de sol fin ont été traités afin d'étudier l'impact des fines et de leur nature sur la résistance du matériau. En parallèle, le suivi de différents chantiers nous a permis d'étudier la mise en œuvre de la méthode, l'homogénéité du matériau réalisé in situ, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de l'étude paramétrique. Les retombées de ce travail sont la création d'abaques reliant la résistance au dosage en ciment et au rapport C/E, ainsi qu'un tableau de synthèse de données expérimentales des différentes propriétés mécaniques du matériau Soil-Mixing (en fonction de la nature du sol rencontré), et des formules permettant pour les sols grenus de prédire la résistance à 7 et 28 jours en fonction du pourcentage de fines dans le sol et du dosage en ciment

  • Titre traduit

    Evaluation of the mechanical properties of a soil-mixing material


  • Résumé

    The Soil-Mixing consists in mixing a hydraulic binder into the soil mechanically in order to improve its mechanical properties. Because of its economical as well as its sustainable advantages, this method so far confined to the improvement of compressible or high organic content soils has become an attractive alternative to traditional methods for soil reinforcement, retaining walls (temporary or final), foundations and cutoff walls. But these new applications imply new requirements on the method as well as on the material. Many studies on the subject provide some answers. However, there is no comprehensive parametric study examining both the impact of soil type and the amount of water on the characterization of the Soil-Mixing material and would improve the testing methods and methods for design of structures in Soil-Mixing.Soil-cement mixtures are predominantly composed of soil. The cement will represent at most 30% of the mixture. That is why we have chosen to follow a geotechnical approach rather than the concrete approach for this project.We followed an experimental program based on a laboratory study, realizing mixes called "reference" mixes. Three sand soil and five fine soils were treated by varying each time the quantities of cement and water to observe the influence of particle size, clay content and the amount of water present in the mixes on the resistance of the material, stiffness and failure strain. In addition, soils made from sand and fine soils were reconstituted and treated to study the impact of fines and their nature on the strength of the material.In parallel, monitoring of various projects has enabled us to study the implementation of the method, the homogeneity of the material produced in situ, and to compare the results with those of the parametric study. The results of this work are the creation of abaci connecting the resistance to the cement content and C/E ratio, and a summary table of experimental data of different mechanical properties of the Soil-Mixing material (depending on the nature of the soil), and formulas for granular soils predicting the strength after 7 and 28 days of curing depending on the percentage of fines in the soil and on cement content


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Communautés d’Universités et d'Etablissements Université Paris-Est. Bibliothèque universitaire.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.