Août 082012
 

Il existe peu de titration/dosage utilisé en génie civil. Personnellement je n’en connais qu’un : l’essai au bleu de Methylène. Cet essai (en laboratoire) est utilisé pour déterminer la nature et la quantité des éléments fins argileux dans le sol, et le plus souvent dans le sable. Il existe un autre essai, bien moins précis car bien plus subjectif (mais souvent largement suffisant et moins long à mettre en place), les limites d’Atterberg.

Le bleu de Méthylène est absorbé de façon préférentielle par les argiles, les matières organiques et les ions hydroxide. Ces éléments absorbent une quantité de bleu de méthylène en fonction de leur surface spécifique (surface totale par unité de masse). La surface spécifique est notamment dépendante de la composition chimique de l’argile (cations) capable d’échanger des ions avec le bleu de méthylène.

Cet essai permet donc de déterminer la quantité de bleu nécessaire à introduire pour excéder la capacité des argiles absorbantes à l’absorber (il existe donc des argiles qui n’absorbent pas, la nature est magique).

Comment procède-t-on (dans les grandes lignes) ?

Et bien c’est une titration comme une autre donc c’est assez simple. On injecte par petites doses du bleu de méthylène dans notre solution jusqu’à ce que quelque chose change. La plupart des dosages complexes permettent de déterminer la valeur qui change par un changement de couleur nette. L’essai au bleu est plus subtil (vicieux diraient certains). A chaque injection, il faut prendre une goutte du mélange et la déposer sur un papier filtre. Tant que la capacité de l’argile n’est pas excédée, cela forme une tâche bleue banale. Dès que l’argile est excédée, cela forme une tâche bleue magique avec une aura bleue turquoise comme dans les dessins animés de Disney. Vous ne pouvez pas vous tromper, l’argile est repue, elle ne peut plus avaler de bleu.

A partir du volume de bleu injecté on peut (avec une jolie formule donnée par l’AFNOR) déterminer ce qui se nomme la valeur au bleu équivalente. La connaissance de la surface spécifique de l’argile permet de connaître la surface du minéral qui a un accès à l’eau et donc sa sensibilité concernant la présence d’eau. Bref, avec le schéma suivant, ça devrait être bien plus clair :

Cet essai donne également accès à d’autres paramètres tels que l’index de plasticité, de liquidité et l’activité de l’argile. Dans tous les cas, ainsi paré de notre valeur au bleu (et non de notre bleu de valeur), on connaît la capacité de notre argile à gonfler et se rétracter en présence d’eau, ce qui peut avoir son impact en mécanique des sols. En d’autres termes, l’eau en saturation a un comportement différent dans le sol en fonction du type d’argiles présentes.

Cet essai a bien évidemment des limites (mais pas d’Atterberg, c’est l’argile qui a des limites d’Atterberg, il faut suivre un peu). La surface spécifique des argiles comprend la surface interne et externe. Par conséquent, l’essai au bleu correspondant à l’ensemble de cette surface, il peut prendre des plombes (vraiment des plombes ><) puisque le temps nécessaire pour réagir avec la surface interne est plus long.

Sources

AFNOR – Décembre 1990

TP de cours de l’Ange i

Mar 302012
 

J’ai longtemps cru que Karl von Terzaghi était néerlandais. Surement un cafouillage professoral mais sa nationalité importe peu au final. Bon il est autrichien, le voile est levé, il est surtout surnommé le père de la mécanique des sols.

Alors qu’est-ce donc que la mécanique des sols ?

Même si les sols regroupent tout ce qui est roche, sable, argile et autres joyeusetés présentes dans le sous-sol, Terzaghi s’est principalement penché sur l’étude des sols meubles et de leur comportement (leur mécanique en quelque sorte). Cela s’applique de façon récurrente en génie civil : calculs de tassement/effondrement (stabilité de ce qui se trouve sous nos pieds), calculs de consolidation, de fondation. En gros, si tu veux construire quelque chose (route, maison, immeuble), Terzaghi est ton maître incontesté (en tout cas, c’est le mien ^^)

Je suis très mauvaise en suspens. Si Terzaghi est mon héros c’est parce que toutes (ou presque) les théories qui l’ont suivi sont basés sur SA principale découverte, SA formule, si simple pourtant…

σ’=σ-u

 C’est joli les lettres grecques, vous ne trouvez pas ? Mais ça ne vous dit rien ? Ah bon ?

Je ne vais pas vous faire un cours complet de mécanique des sols, piller le net, très peu pour moi (je préfère piller mon crâne… cette remarque est valable pour la vie de Terzaghi, Wikipédia est votre ami).

M’enfin je vais quand même vous expliquer ce que ce postulat signifie et en quoi il est primordial/magique/fantastique (j’en ai fait des rêves la nuit quand on me l’a présenté la première fois ). Le premier terme dans l’équation concerne la contrainte effective. En termes vulgaires (et faussés donc…) c’est le poids, la force, le contrainte donc qui s’effectue réellement sur notre sol. De l’autre côté de l’équation, nous avons la contrainte totale (un bâtiment, un bulldozer, 50 mètres de couches géologiques, etc…) diminuée de la pression de l’eau. Le point de vue révolutionnaire à l’époque a été d’inclure l’eau et de réaliser son importance dans un calcul de contraintes. L’eau est partout et son impact est TRES important.

D’un point de vue pratique, quels sont les impacts d’une telle découverte ?

Je vais seulement vous exposer les impacts les plus atroces que je connaisse (comme ça, ça marquera les esprits ^^) : les polders néerlandais. Et bien oui, dans un sol grossièrement stable (un bon vieux roc de granit ou de calcaire) ou un sol où l’eau ne « bouge » pas, et bien votre sol ne sera que faiblement concerné par notre ami Terzaghi. Par contre si vous prenez un sol lambda néerlandais (de la tourbe bien molle, un peu de marne et de limon, ajoutez quelques couches d’argiles au milieu et posez le tout sur du sable), une variation ne serait-ce que d’un demi mètre de la colonne d’eau que vous n’auriez pas prévu et patatra, votre immeuble de 20 étages se retrouve par terre (j’exagère un peu mais on en est pas loin). D’autant plus que pour un pays sous le niveau de la mer, des variations du niveau de la nappe phréatique, ce n’est pas un phénomène isolé mais plutôt fréquent.

Un autre exemple ? Une route construite avec un joli talus, un fossé et tout le tralala (une route donc). Si elle n’a pas été correctement dimensionnée en tenant compte du principe de Terzaghi (et tous ses dérivés surtout, et il y en a une pelletée), elle s’enfonce, se craquelle et tout le talus finit sur la chaussée. Je vous assure que ce n’est pas du plus bel effet .

Bon et depuis 1920, personne n’a rien eu à reprocher à ce postulat en tout cas.