Brevet FR2800089A1 — publié le 20010427

La présente invention concerne un procédé de stabilisation renforcée des sols, notamment en vue d'améliorer leur résistance à l'érosion ou à la circulation tout en leur conservant leur aspect naturel. Elle concerne également un revêtement de sol renforcé apte à circulation de piétons ou de véhicules. On connaît différents procédés de stabilisation des sols permettant d'améliorer d'une part leurs caractéristiques mécaniques de façon à les rendre aptes à supporter une circulation de piétons ou de véhicules et d'autre part leur résistance aux différents agents atmosphériques. On a ainsi proposé, dans l'état antérieur de technique, d'adjoindre aux sols des liants de faible résistance nominale tels que des chaux vives ou grasses ainsi que des ciments à base de laitiers ou de cendres volantes. On a ainsi utilisé de tels procédés stabilisation dans des applications diverses afin de réaliser, notamment, des pistes cyclables, des parcs de stockage, des terrains de sport, ou des soubassements d'autoroutes ou d'aérodromes non directement exposés à la circulation. Dans le cas de traitement en surface, on a pour habitude, après la mise en oeuvre, de revêtir le sol traité d'une protection qui a pour but d'éviter une dessiccation pouvant provoquer des fissures et la formation de poussière en surface. Par ailleurs on sait également qu'une telle perte d'eau peut être préjudiciable à l'évolution des résistances mécaniques puisque l'hydratation du liant ne peut plus s'effectuer dans de bonnes conditions. Lorsque l'on veut conserver l'aspect naturel et la couleur d'origine d'un sol, ce qui est notamment le cas des pistes ou des chemins pour piétons, on le protège, les premiers jours, en disposant en surface des feuilles de matière plastique, telles que par exemple en polyane, ou des sacs humides. On peut également pulvériser sur la surface du sol traité des produits de cure incolores, identiques à ceux utilisés dans le cas béton frais. On comprend que la mise en oeuvre de ces moyens de protection constitue une opération supplémentaire qui induit nécessairement un surcoût. Quoiqu' en soit, que le matériau stabilisé ait été ou non protégé un revêtement de surface, des fissures peuvent apparaître après sa mise en place, sous l'effet notamment du phénomène retrait du ciment classique, du laitier ou 'un tassement différentiel dû au passage d'engins lourds, Les sols traités selon les procédés de stabilisation l'état antérieur de la technique se rigidifient à la manière d'un béton maigre, de telle sorte que les désordres produits deviennent alors irréversibles, ainsi qu'il en généralement lorsque l'on réalise une surface cimentée. plus traité est particulièrement dur ce qui rend difficile son utilisation pour réaliser des aires de jeux, des pistes cyclables ou des chemins. présente invention a pour but d'éviter ces inconvenients en proposant un procédé de stabilisation renforcée permettant d'obtenir des surfaces traitées qui respectent l'aspect naturel des sols et qui possèdent des capacités d' autocautérisation leur permettant, dans le cas o0 microfissures apparaîtraient sous l'effet sollicitations particulièrement agressives, d'absorber façon naturelle ces dernières. La présente invention a également pour but de proposer un procédé de traitement qui ne nécessite pas de revêtement de protection, ce qui traduit par une mise en oeuvre plus facile et un moindre coût traitement. présente invention a ainsi pour objet un procédé stabilisation d'un sol, dans lequel on mélange avec celui-ci un liant apte à faire prise en présence d'eau, caractérisé en ce - on utilise un liant comprenant du verre silicaté industriel, et notamment du verre d'emballage ou du verre plat de recyclage, à l'état finement broyé, - on complète le liant en ajoutant au verre, au moins un réactif basique apte à porter l'eau du mélange, après gâchage de celui-ci, à un pH au moins égal à 12. réactif basique peut être constitué d'au moins une base forte, telle que notamment de la soude ou de la potasse. on utilisera ainsi notamment une quantité de soude de 1 ordre de 0,5% à 5% en poids total de liant. I1 peut également comprendre de la chaux vive ou Portlandite, représentera notamment 5% à 25% en poids total de liant. verre utilisé peut être tel qu'au moins 90% particules de celui-ci ont leur plus grande dimension inférieure à 100 Mm. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention quantité de liant mélangée au sol à traiter sera comprise en moyenne entre environ 3% et 15% en poids de celui-ci, suivant le type d'application considéré. L'un des avantages de la présente invention est notamment de valoriser des stocks de verre qui sont impropres à l'industrie verrière, tels que notamment ceux qui sont refusés au cours des contrôles de tri optique des verres de collecte qui ne respectent pas prescriptions techniques minimales imposées par l'industrie verrière et que l'on désigne comme étant des Refus de tri optique . La présente invention permet ainsi d'utiliser des produits qui, jusqu'à présent, constituaient des déchets difficiles à éliminer. On remarquera par ailleurs que le produit est cauterisable , que sa prise est suffisamment rapide pour permettre une circulation dans des délais extrêmement courts mais que son durcissement lent contribue à l'obtention d'un produit de qualité. présente invention a également pour objet un revêtement de sol renforcé par l'ajout d'un liant en mesure de faire prise par adjonction d'eau, caractérisé en ce que le liant est constitué de verre silicaté industriel, et notamment de verre d'emballage ou de verre plat de recyclage à l'etat finement broyé, auquel on ajoute au moins réactif basique apte à porter l'eau du mélange, après gâchage de celui-ci, à un pH au moins égal à 12. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel Les figures 1 et 2 sont des courbes représentant la variation de l'Indice Portant Immédiat (IPI) en fonction du temps, ou âge du matériau, de trois sols qui été stabilisés suivant le procédé de l'invention, respectivement pour deux liants de verre de compositions différentes. La figure 3 est une courbe représentant la variation en fonction du temps de la résistance à la compression trois formulations de liants à base de verre et d'un liant à base de ciment classique. Suivant l'invention on a réalisé des essais de stabilisation de sols sur trois types de sables differents, à savoir un sable alluvionnaire, un sable calcaire tendre concassé, et un sable silico-calcaire. Ces différents essais de stabilisation ont de plus été réalisés avec deux formulations de liant. Les sables, avant traitement, été caractérisés par des essais normalisés à savoir des essais dits Proctor qui permettent de déterminer l'aptitude d'un sol à se compacter et qui sont utilisés, notamment, pour déterminer la teneur en eau optimale (WOPN) conduisant à une densité maximale après compactage, et des essais de type dit CBR qui mesurent l'aptitude d'un sol à résister au poinçonnement et donc à supporter une circulation Cette résistance au poinçonnement a été évaluée par l'Indice Portant Immédiat (IPI) qui est un nombre sans dimension et qui augmente lorsque la résistance au poinçonnement augmente. Cet Indice Portant Immédiat était de 5,1 pour le sable alluvionnaire (courbe c), de 24,5 pour le sable calcaire tendre (courbe b) et de 47 pour le sable silico- calcaire (courbe a). Le verre utilisé était de type dit refus de tri optique et provenait d'une installation industriel de recyclage de verre creux. On sait que de tels verres sont des rejets qui ne sont pas valorisables par les verriers car ils contiennent des éléments réfractaires tels que notamment des produits de terre cuite et/ou des céramiques, qui constituent ainsi des déchets que l'on est contraint de stocker. Ce verre a été broyé en voie sèche dans un broyeur à boulets jusqu'à atteindre la finesse désirée , à savoir un diamètre moyen de 10 Mm. De façon générale ce verre refus de tri optique se différencie d'un produit de qualité verrière par une teneur plus élevée en carbone organique. Sur la base de ce verre on a ainsi constitué deux liants à savoir un liant référencé A, constitué de 85% de verre de 15% de chaux vive et un liant référencé B constitué quant à lui de 87% de verre, 10% de chaux vive et 3 % de soude La proportion relative de chaux et de soude dans le liant a été optimisée par des essais préliminaires sur pâte de ciment. On a ainsi constaté que cette proportion permettait d'améliorer les performances mécaniques par rapport à la formulation ne comportant que de la chaux vive sans augmenter pour autant la durée de la prise, phénomène observé si la soude est utilisée seule. On a d'ailleurs constaté, qu'en fonction des applications réalisées, le rapport optimal Poids de chaux / Poids de soude était favorablement compris entre 3 et 20. On a respectivement mélangé 7% de liant A et 7% de liant B avec respectivement du sable alluvionnaire, du sable de calcaire tendre et du sable silico-calcaire Ces mélanges ont ensuite été homogénéisés puis humidifiés ' la teneur en eau optimale déterminée suivant l'état antérieur de la technique par des essais Proctor, puis, après malaxage, les matériaux traités respectifs ont été moulés selon les modalités Proctor, de façon à obtenir des éprouvettes normalisées. La totalité de ces éprouvettes a été conservée en chambre humide pendant une durée minimale de 7 jours, et au-dela de cette durée une partie de celles-ci est restée en chambre humide et les autres ont été conservées en atmosphère sèche, à savoir l'atmosphère ambiante du laboratoire d'essais. Après des durées de conservation différentes les performances du traitement ont été évaluées par l'Indice Portant Immédiat (IPI). Les mesures ont été portées dans le tableau I ci-après TABLEAU I Age Conservation I P I (jours) humide Sable alluvionnaire Sable de calcaire tendre Sable silico-calcaire ambiante Liant A Liant B Liant A Liant -B Liant A Liant B 1 _14_ 10,3 20,4 64,5 77 118 117 7 14,4 87 132 241 292 2 8 48 156 366 466 46@ 518 28 A 144 152 437 515 396 524 90 H 138 188 563 655 648 620 90 A - 128 168 585 644 - - 494 665 On constate tout d'abord sur ce tableau que, pour les trois matériaux traités et pour les deux formulations de liant utilisé (liant A et liant B), le procédé de stabilisation suivant l'invention a conduit à une amélioration significative de la résistance au poinçonnement. Ce tableau montre également que les meilleurs résultats ont été obtenus avec le sable silico-calcaire qui, dès le premier jour, a possédé une résistance au poinçonnement suffisante pour autoriser une marche normale en surface matériau traité. (On considère en effet qu'une marche normale correspond à un Indice Portant Immédiat d'une valeur voisine de 100). On constate également que la formulation comprenant le liant B, dont on rappellera que proportions pondérales avant apport d'eau étaient les suivantes : verre 87%, chaux 10%, soude 3%, a conduit à une augmentation de la résistance au poinçonnement plus rapide au cours des premiers jours que la formulation avec le liant A, dont on rappellera que les proportions pondérales des constituants avant apport d'eau étaient : verre 85%, chaux 15%. On a respectivement représenté sur les figures 1 et 2 la variation en fonction du temps de l'Indice Portant Immédiat de revêtements formés de sables alluvionnaires, (à savoir des sables de Loire courbe c), de sables calcaires (courbe b) et de sables silico-calcaires (courbe a), respectivement pour le liant A (figure 1) et le liant B (figure 2). Ces deux figures montrent qu'à l'évidence, la réactivité du sol traité par le procédé de stabilisation suivant l'invention n'est pas terminée à 100 jours de sa date de traitement, et qu'elle possède des qualités d'évolution dans le temps. Cette continuité de réactivité au-delà de 100 jours est confirmée par des essais qui ont été effectués sur le liant lui-même. Ainsi, sur la figure 3, on a représenté la courbe de variation de la résistance à la compression Rc de trois liants du type à base de verre refus de tri optique fonction du temps. On retrouve ainsi sur cette figure deux liants de formulation A (courbe a) et de formulation B (courbe b) auxquels on a adjoint un liant de formulation C (courbe c), à savoir constitué de 90% de verre et de 10% de chaux vive, ainsi qu'un quatrième liant constitué par un ciment Portland normalisé comportant un ajout de pouzzolane, à savoir un ciment CPA-CEM 1 32,5 Z (courbe d). La figure 3 montre que le ciment de type classique (courbe d) voit sa réactivité terminée aux environs de 30 jours, dans la mesure où sa résistance à la compression n'évolue plus. Par contre, en ce qui concerne les trois liants de formulation A, B et C, on constate que, bien que les valeurs de leur résistance à la compression soient différentes, ces valeurs ne tendent pas vers une valeur asymptotique même lorsque l'on atteint les 100 jours. On a constaté ainsi que le revêtement à base de liant C voit sa résistance à la compression augmenter au moins jusqu'à 400 jours et que, de même, les résistances à la compression des liants de formulation A et B augmentent également au moins jusqu'après 100 jours. Or, on sait que, dans ce domaine, plus les prises sont lentes meilleures sont les résistances à terme et la pérennité de l'ouvrage. Par ailleurs on a également constaté, tant sur des éprouvettes que sur le terrain, que de légers fendillements qui apparaissaient, par exemple sous l'effet 'une contrainte, disparaissaient d'eux-mêmes par la suite au cours du temps. Une telle possibilité est particulièrement intéressante, dans le cas d'un traitement du sol, dès lors que l'on sait que le soubassement sur lequel est disposé le revêtement est en mesure d'évoluer, notamment pendant les premiers mois de la mise en place. Une telle évolution a pour conséquence de produire des fendillements qui, dans les revêtements de sols traités suivant l'état antérieur la technique, restaient présents sur celui-ci de façon définitive. Le caractère autocicatrisant des sols traités suivant le procédé de l'invention permet de conserver à ces derniers un aspect esthétique permanent. De plus, la prise lente offre un délai de maniabilité important du mélange de granulat avec le liant qui permet, contrairement au mélange à base de ciment Portland classique, de prendre le temps nécessaire à une mise en oeuvre soignée. On notera également que la prise est par ailleurs suffisamment rapide pour, dans certains cas, autoriser la circulation de véhicules dès le lendemain même de la mise en oeuvre. Il a également été établi que, ainsi que représenté sur la figure 2, si l'Indice Portant Immédiat des sols traités par le procédé suivant l'invention augmente progressivement et régulièrement lorsqu'il se trouve en atmosphère humide, l'Indice Portant Immédiat continue à augmenter lorsque le matériau trouve dans une atmosphère sèche, et ceci lorsque porosité du sol traité est suffisamment fermée pour conserver l'humidité résiduelle nécessaire à la réactivité du verre. Une telle particularité est intéressante dans la mesure où elle démontre que le procède suivant l'invention peut être mis en oeuvre en atmosphère sèche, et notamment pour réaliser le traitement de sols couverts. La présente invention est également intéressante en qu'elle permet le stockage de la partie du liant constituée par le verre, qui représente environ 80% en poids du liant, dans des conditions moins strictes, en ce qui concerne le faible taux hygrométrique requis, que celles imposées suivant l'état antérieur de la technique avec les liants de ciment classiques. REVENDICATIONS 1.- Procédé de stabilisation d'un sol, dans lequel on mélange avec celui-ci un liant apte à faire prise en présence d'eau, caractérisé en ce que - on utilise un liant comprenant du verre silicaté industriel, et notamment du verre d'emballage ou du verre plat de recyclage, à l'état finement broyé, - on complète ce liant en ajoutant au verre au moins réactif basique apte à porter l'eau du mélange, apres gâchage de celui-ci, à un pH au moins égal à 12. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le verre industriel utilisé est du type dit refus de tri optique . 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le réactif basique comprend au moins une base forte telle que notamment de la soude ou de la potasse. 4.- Procédé suivant la revendication 3 caractérisé ce qu'on utilise une quantité de soude de l'ordre de 0,5% 5% en poids total de liant. 5.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le réactif basique comprend de la chaux vive ou de la Portlandite. 6.- Procédé suivant la revendication 5 caractérisé ce qu'on utilise une quantité de chaux de l'ordre de 5% 25% en poids total de liant. 7.- Procédé suivant l'une des revendication 3 à 6 caractérisé en ce qu'on utilise un réactif basique constitué de chaux et de soude, le rapport des quantités utilisées Poids de chaux / Poids de soude étant sensiblement compris entre 3 et 20. 8.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le verre utilisé est tel qu'au moins 90% des particules de celui-ci ont leur plus grande dimension inférieure à 100 Mm. .- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on mélange sol à traiter une quantité de liant comprise entre 3% et en poids de celui ci. .- Revêtement de sol renforcé par l'ajout d'un liant en mesure de faire prise par adjonction d'eau, caractérisé en ce que le liant est constitué de verre silicaté industriel, et notamment de verre d'emballage ou de verre plat de recyclage à l'état finement broyé, auquel on ajoute au moins un réactif basique apte à porter l'eau du mélange, après gâchage de celui-ci, à un pH au moins égal à 12.