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Qu'est-ce qu'un essai de laboratoire ?

Qu'est-ce qu'un essai de laboratoire ?

Les essais en laboratoire servent à caractériser les sols rencontrés tant du point de vue de leur nature (limons, sables, argiles…) que du point de vue de leur résistance mécanique (déformabilité, rupture…) 

En fonction des essais réalisés, les prélèvements sur site peuvent se faire à la pelle mécanique ou à travers des sondages de reconnaissances géologiques (échantillons remaniés) ou bien encore à l’aide de sondages carottés (échantillons intacts).

FONDASOL réalise ainsi à travers ses 3 laboratoires régionaux l’ensemble des essais d’identifications GTR et des essais mécaniques.


Avantages et inconvénients des essais en laboratoire

Ces essais donnent des valeurs très précises sur la nature des terrains et leur comportement mécanique. Ils permettent de compléter les sondages et essais in-situ notamment pour des problématiques de retrait-gonflement des sols sensibles, de terrassement, de réutilisation de déblais en remblais… Les résultats de ces essais ne sont valables que sur les échantillons prélevés sur des épaisseurs parfois limitées à quelques centimètres.


Teneur en eau

On désigne par teneur en eau la quantité d'eau liquide contenue dans un échantillon de sol évaluée par un rapport pondéral ou volumétrique.


Valeur de Bleu

L’essai au bleu de méthylène, également appelé « valeur de bleu », est un essai utilisé pour déterminer la propreté d'un sable, d'un granulat et plus généralement d’un sol, et les différents types d'argiles qu'il contient. Le bleu de méthylène est en effet adsorbé préférentiellement par les argiles du type montmorillonites (argiles gonflantes) et les matières organiques. Les autres argiles (illites et kaolinites) sont peu sensibles au bleu. L'essai consiste à mesurer la quantité de colorant (bleu de méthylène) fixée par 100 g de la fraction granulaire analysée.

 

Limites d'Atterberg

Les limites d’Atterberg définissent à la fois un indicateur qualifiant la plasticité d’un sol, mais aussi l’essai qui permet de définir ces indicateurs. Cet essai a été établi par l’agronome suédois Albert Atterberg.  La teneur en eau d’un sol peut en effet beaucoup varier au cours des opérations de terrassements. Pour la fraction fine (graviers exclus), la cohésion tient à la présence d'eau : parfaitement sec, le matériau serait cohérent. Au-dessus d'une certaine teneur (limite de plasticité), on peut le pétrir en forme de boudin, de boulette ou de fil. Pour une teneur plus forte (limite de liquidité), il forme un liquide, visqueux, qui ne conserve pas la forme qu'on lui a donnée. La détermination, soigneusement normalisée, de ces deux teneurs caractéristiques appelées limites d'Atterberg, est un élément important d'identification, et permet déjà de prévoir certaines propriétés.


Analyse granulométrique

L'analyse granulométrique est l'opération consistant à étudier la répartition des différents grains d'un échantillon, en fonction de leurs caractéristiques (poids, taille, ...).Habituellement, l'analyse granulométrique fournit les proportions de grains de différents diamètres ; cette analyse peut se faire aussi bien par tamisage que par sédimentation dans l'eau en application de la loi de Stokes. En fonction de la dimension et du nombre des grains composant un granulat, on dénomme les granulats, fines, sables, gravillons ou caillou. Cependant, pour un granulat donné, tous les grains qui le constituent n'ont pas tous la même dimension.
Pour cela, on procède au classement des grains sur une série de tamis emboîtés les uns dans les autres. Les dimensions des mailles des tamis sont décroissantes du haut vers le bas. Le granulat est placé sur le tamis le plus haut et par vibrations, on répartit les grains sur les différents tamis selon leur grosseur.

 

Essai Proctor

L'essai Proctor, mis au point par l'ingénieur Ralph R. Proctor (1933), est un essai géotechnique qui permet de déterminer la teneur en eau nécessaire pour obtenir la densité sèche maximale d'un sol granulaire (ou non) par compactage à une énergie fixée (poids de dame, nombre de coups et dimensions normés). Le protocole de l'essai Proctor suit la norme NF P 94-0931 (détermination des références de compactage d'un matériau). Les valeurs obtenues par l'essai sont la teneur en eau optimale, et  la masse volumique sèche optimale.

 

Essai triaxial et de cisaillement

L'essai triaxial est une méthode de laboratoire courante pour mesurer les caractéristiques mécaniques des matériaux granulaires, en particuliers celles des sols (par ex. le sable, l’argile), des roches et des poudres. Il existe plusieurs variantes de cet essai, aujourd'hui entièrement normalisé.
Dans un essai triaxial de cisaillement, on applique un chargement à l’échantillon de telle manière qu'il développe une contrainte verticale différente de la contrainte latérale (qui agit dans la direction perpendiculaire). On obtient ce résultat en plaçant l’échantillon entre les deux plateaux parallèles d'une presse de compression, et en confinant le spécimen latéralement au moyen d'une membrane remplie d'un fluide incompressible, maintenu à une pression contrôlée. Certains instruments permettent d'appliquer deux contraintes latérales différentes, dans deux directions perpendiculaires : on parle alors de « triaxial vrai ».

 

Essai Œdométrique

Les essais œdométriques permettent de simuler le tassement et le drainage unidimensionnel des sols : à cette fin, un échantillon de sol est placé dans une boîte aux parois extrêmement rigides, pour que les déformations latérales soient négligeables. Une couche drainante formée de graves recouvre l'échantillon : le drainage ne pourra ainsi s’effectuer, dans l'expérience qui suit, que verticalement, par le haut. Enfin, pour reproduire au plus près une compression purement verticale, on s'assure que le rapport hauteur-diamètre de l'échantillon est d'au plus 1 pour 3. Comme le phénomène de consolidation suppose un drainage continu du sol, il est important que l'échantillon ne soit jamais entièrement sec.

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