Principe
Vous visualisez peut-être ce qu’est un rouleau compresseur. Dans le milieu, on appelle ça un compacteur. Le gros rouleau tourne et vibre, ce qui entraine le compactage du sol. Il y a moins d’espace entre les particules et ces dernières se resserrent les unes aux autres.
Nous pouvons effectuer ce compactage au laboratoire lors de l’essai proctor.
L'exemple ci dessus montre 9 particules mis dans un volume.
Ainsi mises en vrac, elles occupent tout le volume.
La 3eme image nous montre ces même éléments compactés. Le volume occupé est moindre car moins de porosité inter granulaire mais la masse reste inchangée. Par conséquent la densité a augmentée.
Dans un sol, la teneur en eau aura un impact sur la compacité.
L’essai Proctor, du nom de l’ingénieur américain Ralph R. Proctor, est un essai géotechnique basé sur le compactage des sols, et ce, pour améliorer leur densité sèche. Le principe est plutôt simple, on va compacter un sol à différentes teneurs en eau. Pour chaque teneur en eau, on mesurera la densité sèche du sol. Le but final étant de déterminer la teneur en eau optimale (Wopt) qui correspond finalement à la teneur en eau pour laquelle le sol compacté atteint une densité sèche maximale.
Ralph Roscoe Proctor (1894-1962)
Matériel
Le compactage du sol se fait avec une dame Proctor normale ou modifiée et dans un moule CBR (avec réhausse) ou dans un moule Proctor. Les différentes dames, les différents moules ainsi que la manière de compacter sont normalisés.
- Dame Proctor normale :
La masse de la dame Proctor normale est de 2490g, sa hauteur de chute est de 305mm et son diamètre à la base est de 50mm.
- Dame Proctor modifiée :
La masse de la dame Proctor modifiée est de 4535g, sa hauteur de chute est de 457mm et son diamètre à la base est de 50mm.
- Moule CBR :
Le moule CBR a un diamètre de 152mm pour une hauteur sans réhausse de 152mm. La hauteur de la réhausse est de 36mm. Sans réhausse, le moule CBR a un volume de 2758 cm3
Moule Proctor :
Le moule Proctor a un diamètre de 101,6mm pour une hauteur de 117mm. Son volume est de 948,5cm3 .
A gauche une dame proctor modifié et une normale.
A droite un moule CBR et un moule proctor.
Mode opératoire
La première chose à faire lors d’un essai Proctor est de préparer le sol à compacter. Il faut également choisir de travailler en moule Proctor ou CBR. Le choix du moule se fait principalement selon le Dmax du sol et la quantité de matériau disponible.
- Moule CBR (avec réhausse) :
Avec le moule CBR, on travaille sur la fraction 0/20mm, il est donc nécessaire de retirer tous les éléments supérieurs à 20mm. Il faut également démotter le sol à la main ou avec un cutter rotatif. On peut alors commencer le compactage. Si l’on travaille avec la dame Proctor normale, on compacte en 3 couches avec 56 coups par couche, en effectuant 6 coups en cercle puis 1 coup au milieu, répété 8 fois. De la même manière, si l’on travaille avec la dame Proctor modifiée, on effectue également 56 coups par couche mais cette fois en 5 couches.
- Moule Proctor :
Avec le moule Proctor, on travaille sur la fraction 0/5mm, donc comme pour le moule CBR, on retire les éléments supérieurs à 5mm et on pense à démotter le matériau. Avec la dame Proctor normale, on compacte en 3 couches avec 25 coups par couches en effectuant 24 coups en périphérie et le dernier coup au centre. Si l’on travaille avec la dame Proctor modifiée, on réalise également 25 coups de la même manière mais sur 5 couches.
Interprétation
Après avoir réalisé 5 fois l’opération avec des teneurs en eau différentes on obtient une courbe avec l’allure suivante :
On peut observer que plus on augmente la teneur en eau, plus le matériau devient compacte jusqu’à atteindre un maximum. Ce maximum c’est l’optimum proctor avec une densité sèche maximale et une teneur en eau optimale. Sur le graphique ci-dessus, les flèches bleues indiquent ces 2 valeurs. Si on continue à augmenter la teneur en eau après l’optimum proctor, la compacité du sol diminue et il perd de sa cohésion. Il faut savoir que le type de sol a une influence sur la courbe proctor associée. En théorie, un sol sableux aura une courbe proctor en pointe alors qu’un sol argileux aura plutôt une courbe proctor aplatie. Sur le même graphique on a également tracé la courbe de saturation (noté Sr) qui correspond à l’enveloppe de la courbe proctor lorsque le sol est saturé en eau.