Brevet FR2655975A1 — publié le 19910621

La présente invention a pour objet un liant hydraulique de type ciment destiné au traitement de matériaux calcaires tels que la craie, notamment dans les fondations de routes. La craie, qui est un corps carbonaté, abondant dans certaines régions, présente quelques particularités physiques qui rendent délicat son emploi en travaux de terrassements ou de routes. La craie est un empilement de grains de calcite faiblement liés, & forte porosité (de l'ordre de 40%), et à hydrophilie élevée (jusqu 30% d'absorption d'eau). Dans la plupart des cas, le matériau présente une gélivité redoutée et une perte de portance quasi totale, lorsqu'il est humide et broyé par les engins de chantier, car il ne présente plus alors que la consistance d'une pâte. L'art de l'ingénieur routier, qui a des travaux à réaliser dans des terrains crayeux, a toujours consisté à conserver le maximum de portance au matériau mécaniquement remanié et surtout à supprimer sa gélivité. En effet, la craie qui reste gélive ne peut rester que très éloignée de la couche superficielle de la chaussée car on peut craindre un effondrement de la portance si cette craie vient â gonfler sous l'effet du gel qui l'a atteinte. Dans l'état actuel des connaissances, et dans la plupart des cas de craies dites molles, il est nécessaire, de procéder au traitement en place par au moins 6% de ciment du type CLK 45, seul ciment présentant un bon effet correcteur du gel (dans le cas de la craie). On procède généralement comme suit - scarification de la craie massive en place pour la réduire en une granulométrie inférieure à 200 mm (l'engin habituel est le bulldozer équipé de dents de scarification); - passage d'un engin de réduction (roues dentées, etc...) capable de réduire les blocs en une craie de granularité 0/40 ou 0/50 mm; - répandage du ciment, par déversement volumétrique ou pondéral au moyen de répandeurs adaptés; - passage de l'engin malaxeur capable de mélanger intimement et uniformément le ciment à la craie. En général, plusieurs passages sont nécessaires. Toutefois, le matériau en place ne doit pas être trop finement divisé sous peine de perdre toute consistance - arrosage éventuel si le matériau est trop sec, - compactage avec des compacteurs vibrants ou pneumatiques, - arasement éventuel avec une lame de niveleuse ou un autogade, pour donner une bonne planéité finale à la craie traitée compactée. Cette façon de procéder est souvent celle de l'emploi en couche de forme. Dans le cas des chaussées à fort trafic, le reste des couches de chaussées est constitué de roches dures rapportées. L'inconvénient de cette méthode est de nécessiter l'emploi de 6% de ciment normalisé CLK 45, ce qui en fait un traitement onéreux. Le ciment CLK 45 est, en composition courante, un ciment contenant 2à 3% de gypse comme régulateur de prise, 15 à 17 de clinker, et 80 à 83% de laitier moulu. La surface spécifique Blaine d'un tel ciment est d'environ 4000 cm2/gramme. L'objectif de l'invention est de proposer un liant hydraulique économique, qui diffère totalement des ciments de l'art antérieur sur deux plans - le faible taux de clinker, voire son absence totale, - son fort taux de sulfate de calcium sous la forme de gypse ou d'anhydrite, taux que la normalisation des ciments interdit, le tout avec une efficacité supérieure, dans le cas de la craie, par rapport au ciment normalisé CLK 45, entre autre la suppression rapide de la gélivité. L'invention a donc pour objet un liant hydraulique de type ciment, destiné au traitement de roches calcaires, en particulier de la craie, et contenant de 7 à 13% de sulfate de calcium1 sous la forme de gypse ou d'anhydrite, de O à 10% de clinker, le complément étant constitué de laitier de haut fourneau finement moulu, l'ensemble du liant ayant une surface spécifique Blaine 4 000 à 5 500 cm par gramme. De préférence, le liant hydraulique contient en plus jusqu'à 3% en poids de sels sous forme de chlorure, tels que le chlorure de calcium. A titre d'exemple et d'illustration, on trouvera ci-après les résultats d'une étude effectuée sur des éprouvettes constituées de 94% de craie molle, 6% en poids de ciment de référence ou de liant selon I'invention, les éprouvettes ayant 10 cm de diamètre, 20 cm de hauteur. Les éprouvettes sont confectionnées à la masse volumique sèche de moulage de 1,61 T/m3 avec 21% d'eau. Après 8 mois d'âge, les éprouvettes subissent différentes épreuves mécaniques - essai de compression diamétrale (dit essai brési lien), - essai de traction directe, - mesure du module d'élasticité en traction, - essai de tenue du gel consistant à imbiber totale ment les éprouvettes dans l'eau pendant une journée puis à leur faire subir 5 cycles de gel -dégel entre 10.C et + 10.C (16 heures de gel à -10.C, puis 8 heures de dégel à + 10-C, le tout 5 fois de suite). A l'issue de cette épreuve sévère, les éprouvettes sont écrasées en compression diamètrale et on compare les résultats avec celles qui n'ont jamais subi les effets de la congélation. Les résultats sont rassemblés dans le tableau ci-après TABLEAU COMPOSITIONS DES RESISTANCE MODULE RESISTANCE EN LIANTS EN D'ELASTI- COMPRESSION DIAMETRALE TRACTION CITE EN i DIRECTE MPa AVANT GEL APRES GEL I LAITIER MOULU 90% GYPSE + 0,57 MPa 6 700 0,60 MPa 0,49 MPa ANHYDRITE 10% LAITIER MOULU 88% GYPSE 11,4% 7 000 0,53 MPa 0,37 MPa1 CHAUX 0,6% LAITIER MOULU 76% GYPSE 8% 5 0,51 MPa 0,33 MPa CLINKER 16% LAITIER MOULU 92% GYPSE 7,6% 7 000 0,57 MPa 0,31 MPa CHAUX 0,4% REFERENCE :: CIMENT NORMALISE CLK 45 LAITIER MOULU 80% 6 000 0,60 MPa 0,29 MPa CLINKER 17% GYPSE 3% LAITIER MOULU 84% GYPSE 15,2% 6 800 0,57 MPa 0,25 MPa CHAUX 0,8% LAITIER MOULU 88b GYPSE 6% 5 000 0,35 MPa 0,17 MPa CHAUX 6% On peut observer que les meilleurs résultats sont obtenus avec des compositions - contenant entre 7 et 13% de sulfate de calcium, sous la forme gypse et/ou anhydrite (roches naturelles) - ne contenant pas de chaux, - ne contenant pas ou peu de clinker. Toutefois l'utilisation de clinker dans des proportions allant jusqu'à 10% en poids est utile pour obtenir rapidement des performances mécaniques suffisantes. On démontre aussi que les résultats des compositions sont équivalents si l'on ajoute un peu de chlorure de calcium dans le mélange, ce produit ayant deux fonctions principales - il est accélérateur de la prise du liant, ce qui est un effet connu, - il abaisse le point de congélation de l'eau emprisonnée dans la craie traitée et il participe donc à l'amélioration générale de la tenue au gel. Selon les essais réalisés, le taux de chlorure de calcium ajouté ne doit pas dépasser 3% en poids. L'invention comprend aussi un procédé de consolidation de terrains calcaires, notamment de craie, en vue de travaux de terrassement ou de routes, caractérisé en ce que l'on traite les terrains avec de 3 à 10%, en particulier de 5 à 8% en poids de liant selon l'invention. L'invention s'applique avantageusement dans la réalisation de chaussées selon le procédé faisant l'objet de la demande de brevet français déposée ce même jour par la Demanderesse et intitulée "Procédé de construction d'un complexe bitumineux routier à fort capital de fatigue et d'imperméabilité". A titre d'exemple on a procédé à la réalisation d'une chaussée sur craie dans laquelle la fondation de craie a été traitée sur 28 cm de pronfondeur avec 7% en poids d'un liant hydraulique de composition 82% de laitier moulu, 10% de gypse et 8% de clinker, surface spécifique Blaine 4 200 cm2/g et suivant les modalités de préparation décrites précédemment (scarification - réduction - épandage du liant - malaxage compactage). Sur cette craite traitée, on a procédé à la réalisation d'un complexe bitumineux routier de la manière suivante a) Couche d'enrichissement, sous la forme d'un enduit bicouche constitué de deux couches de liant bitumineux séparées par deux couches de granulats - répandage d'une couche de 1,5 1/m2 d'émulsion de bitume à 65% de bitume, - déversement d'une couche de gravillons 4/6 mm, - répandage d'une 2ème couche de liant identique à la première, - déversement d'une 2ème couche de gravillons 4/6 mm. b) b) Après balayage soigné des gravillons non fixés, on a appliqué un enrobé à chaud de 8 cm d'épaisseur qui a été ensuite compacté. Cet enrobé 0/14 mm contient 5,4% en poids de bitume (point de ramolissement 54ex) et sert simultanément de couche d'assise et de couche de roulement. Après 2 ans de trafic sur une section expérimentale, on observe - une imperméabilité totale de la chaussée, - aucune atteinte par le gel (après 2 hivers), - le parfait collage des couches bitumineuses sur la craie traitée. REVENDICATIONS 1. Liant hydraulique de type ciment, destiné au traitement de roches calcaires, en particulier de la craie, et contenant entre 7 et 13% de sulfate de calcium, sous la forme de gypse et/ou d'anhydrite, de 0 à 10% de clinker, le complément étant constitué de laitier de haut fourneau finement moulu, l'ensemble du liant ayant une surface spécifique Blaine de 4 500 à 5 500 cm par gramme. 2. Liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant hydraulique contient jusqu'à 3% en poids de sels sous la forme de chlorures. 3. Liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel est le chlorure de calcium. 4. Procédé de consolidation de terrains calcaires en vue des travaux de terrassement ou de routes, caractérisé en ce que l'on traite les terrains avec 3 à 10% en poids d'un liant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise de 5 à 8% en poids de liant.