Guinguette Marais Poitevin

Qu’est-ce que le test des limites d’Atterberg ?

Les sols destinés à supporter des structures, des chaussées ou d’autres charges doivent être évalués par des ingénieurs géotechniques pour prédire leur comportement sous des forces appliquées et des conditions d’humidité variables. Les essais de mécanique des sols dans les laboratoires géotechniques mesurent la distribution granulométrique, la résistance au cisaillement, la teneur en eau et le potentiel d’expansion ou de retrait des sols cohésifs. Les tests des limites d’Atterberg établissent les teneurs en humidité auxquelles les sols argileux et limoneux à grain fin passent de l’état solide, semi-solide, plastique et liquide.

En 1911, le chimiste et agronome suédois Albert Atterberg a été le premier à définir les limites de consistance des sols pour la classification des sols à grain fin. Il a constaté que la plasticité est une propriété unique des sols cohésifs (argile et limon) et a suggéré de classer les sols dont la taille des particules est de 2µm (0,002mm) ou moins comme des argiles.

Karl Terzhagi et Arthur Casagrande ont reconnu la valeur de la caractérisation de la plasticité des sols pour une utilisation dans les applications d’ingénierie géotechnique au début des années 1930. Casagrande a affiné et normalisé les tests, et ses méthodes déterminent encore aujourd’hui la limite liquide, la limite plastique et la limite de retrait des sols. Cet article de blog définira les limites d’Atterberg, expliquera les méthodes d’essai, et discutera de la signification des valeurs limites et des indices calculés. Nous couvrirons également les équipements d’essai de laboratoire utilisés dans les méthodes d’essai standard.

Pourquoi les tests des limites d’Atterberg sont-ils importants ?

A mesure que la teneur en humidité augmente, les sols argileux et limoneux passent par quatre états de consistance distincts : solide, semi-solide, plastique et liquide. Chaque stade présente des différences significatives en termes de résistance, de consistance et de comportement. Les essais de limite d’Atterberg définissent avec précision les limites entre ces états en utilisant les teneurs en eau aux points où les changements physiques se produisent. Les valeurs des tests et les indices dérivés ont des applications directes dans la conception des fondations des structures et dans la prédiction du comportement des sols de remplissage, des remblais et des chaussées. Ces valeurs permettent d’évaluer la résistance au cisaillement, d’estimer la perméabilité, de prévoir les tassements et d’identifier les sols potentiellement expansifs.

Qu’est-ce que la limite de liquide, la limite plastique et la limite de retrait ?

Maintenant que vous comprenez l’importance des limites d’Atterberg, définissons les différents tests. La limite plastique, la limite liquide et la limite de retrait des sols sont tous des résultats d’essai obtenus par des mesures directes de la teneur en eau suivant les méthodes d’essai standard.

• La limite liquide (LL) est la teneur en eau à laquelle le sol passe d’un état plastique à un état liquide lorsque l’échantillon de sol est juste assez fluide pour qu’une rainure se ferme lorsqu’il est secoué d’une manière spécifiée.
• La limite plastique (PL) est la teneur en eau au passage d’un état plastique à un état semi-solide. Cet essai consiste à rouler de façon répétée un échantillon de sol dans un fil jusqu’à ce qu’il atteigne un point où il s’effrite.
• La limite de retrait (SL) est la teneur en eau où la perte supplémentaire d’humidité ne provoque pas de diminution du volume de l’échantillon.

Comment calculer l’indice de plasticité, l’indice de liquidité, l’indice de consistance et le numéro d’activité

Les indices de sol d’Atterberg comparent mathématiquement les valeurs d’essai pour exprimer différentes caractéristiques de plasticité et de consistance.

• L’indice de plasticité (PI) est la limite plastique soustraite de la limite liquide et indique la taille de la plage entre les deux limites. Les sols dont l’IP est élevé ont une teneur en argile plus importante. Si la valeur de l’IP est supérieure à une valeur comprise entre le bas et le milieu de la fourchette, le sol peut être expansif en conditions humides ou présenter un retrait en conditions sèches.
• L’indice de liquidité (LI) est déterminé en soustrayant la limite plastique de la teneur en eau naturelle de l’échantillon, puis en divisant par l’indice de plasticité. Les sols ayant un LI de 1 ou plus seront plus proches de l’état liquide. Un indice de plasticité de 0 ou moins indique que les sols sont plus durs et plus fragiles. Le LI permet de prédire les propriétés du sol à différentes humidités.
• L’indice de consistance (CI) ou consistance relative, est la limite liquide du sol, moins la teneur en eau naturelle, divisée par l’IP. Il est lié à l’IP et est un indicateur de la résistance relative au cisaillement. Lorsque l’IC augmente, la fermeté, ou résistance au cisaillement du sol, augmente également.
• L’indice d’activité d’un échantillon de sol est le rapport entre l’indice de plasticité et la fraction granulométrique argileuse (particules plus fines que 2µm). Les sols avec un indice d’activité supérieur à 1,25 sont considérés comme actifs et auront un changement accru du volume en réponse aux conditions d’humidité. Ils se dilateront dans des conditions humides et se rétracteront dans des conditions sèches.

Procédure d’essai des limites d’Atterberg :

Pour tous les essais des limites d’Atterberg, les échantillons de sol sont constitués de matériaux passant au tamis d’essai n° 40 (425µm) et sont préparés pour chaque essai en utilisant des méthodes humides ou sèches décrites dans les normes. L’humidité des échantillons d’essai est ajustée en ajoutant de l’eau, en mélangeant avec une spatule et en laissant conditionner pendant au moins 16 heures.

• La limite liquide est mesurée en étalant une partie de l’échantillon de sol dans la coupe en laiton d’une machine de limite liquide et en la divisant à l’aide d’un outil de rainurage. La teneur en humidité lorsque la rainure se ferme pour 1/2in après 25 gouttes de la tasse est définie comme la limite liquide. Les méthodes d’essai utilisées sont l’ASTM D4318 et l’AASHTO T 89.
• La limite plastique est déterminée en remoulant de façon répétée une petite boule de terre plastique humide et en la roulant manuellement dans un filet de 1/8po. Un dispositif de rouleau de limite plastique peut également être utilisé pour effectuer ce test. La limite de plasticité est la teneur en humidité à laquelle le fil s’effrite avant d’être complètement déroulé. Les méthodes d’essai standard sont l’ASTM D4318 et l’AASHTO T 90.
• La limite de retrait est réalisée en moulant une galette de terre du matériau d’essai humide dans un plat de retrait spécial. Le plat et le sol sont séchés au four et pesés, puis le volume de l’échantillon est déterminé par déplacement d’eau. Cette partie de la série de tests Atterberg est réalisée moins souvent et est décrite dans la norme ASTM D4943.

Équipement nécessaire pour l’essai de limite d’Atterberg :

• Préparation et traitement des échantillons :
• Les plats d’évaporation sont utilisés pour mélanger les spécimens à la teneur en humidité désirée
• Spatule pour mélanger, former, et lisser l’échantillon de sol
• Flacon de lavage pour distribuer l’eau de mélange
• Contenants en aluminium pour les échantillons d’humidité du sol
• Mortier et pilon pour la réduction de la taille des particules
• Plateau de lavage pour un nettoyage commode des bols et des spatules.des bols et des spatules
• L’ensemble d’accessoires pour les tests de limite liquide / limite plastique comprend les éléments nécessaires pour effectuer la plupart des tests de limites d’Atterberg
• Le broyeur de sol est optionnel pour une réduction efficace de la taille des particules
• La balance de laboratoire numérique ou la balance avec une lecture de 0.01g de lisibilité
• Four de laboratoire de séchage pour les tests de teneur en humidité

• Test de limite de liquide :
  • Machine à limite liquide, motorisée ou manuelle
  • Outil de rainurage AASHTO ou ASTM (Casagrande)

• Essai de limite plastique :
• Plaque de verre utilisée pour dérouler les fils du sol
• Appareil de limite plastique un appareil à rouleau de limite plastique optionnel pour un roulement rapide et constant des échantillons
• Essai de limite de retrait :
  • L’appareil d’essai de limite de retrait comprend les éléments nécessaires à l’essai de limite de retrait
    • Le plat de retrait est un récipient métallique Monel unique comme l’exige la méthode d’essai
    • La cire microcristalline pour enrober les échantillons, fournie en 5lb (2.3kg) quantités
    • La vaseline pour enrober le plat de rétrécissement
    • Fil fin pour suspendre la pesée de l’échantillon
    • Plaque de verre pour le calibrage du plat
    • Le pot de fusion de la cire prépare. la cire pour l’immersion de l’échantillon

  Les limites d’Atterberg jouent un rôle crucial dans les premières étapes de la conception structurelle pour garantir que le sol se comporte comme prévu. Les changements excessifs de volume causés par les variations d’humidité peuvent provoquer un tassement ou un soulèvement de la structure.

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  Nous espérons que cet article de blog vous a aidé à comprendre le rôle des limites d’Atterberg dans l’ingénierie géotechnique et l’équipement nécessaire pour les tests en laboratoire. Pour discuter de votre application, contactez dès aujourd’hui nos experts en essais chez Gilson.

  

  

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