Influence of mixing and curing conditions on the characteristics and durability of soils stabilised by deep mixing - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Influence of mixing and curing conditions on the characteristics and durability of soils stabilised by deep mixing

Influence des conditions de mélange et de cure sur les caractéristiques et la durabilité des sols traités par deep mixing

Résumé

Deep mixing is a ground improvement technique used in various offshore and on-land applications. In this method, soils are mechanically mixed in situ with a hydraulic binder using specifically designed mixing tools. Although deep mixing is used as an economical alternative with a minimum environmental impact in many projects compared to other types of foundations, the uncertainties regarding the characteristics of the soil-cement materials (“soil-mix materials”) frequently limit the application of the process. Indeed, the mechanical properties (essentially compressive strength and stiffness) of soils stabilised by deep mixing are still poorly understood and particularly difficult to control. Many factors influence the characteristics of treated soils. These factors are essentially related to the type and amount of binder, the soil conditions (soil type, moisture content), the mixing conditions and the curing conditions. The durability or long-term behaviour of soils stabilised with cement is also an important concern for the design of permanent deep mixing structures. The aim of this research, part of the French RUFEX research project, is to reach a better understanding of the properties of soil-mix materials produced in situ by wet deep mixing. Two main objectives are defined. The first objective is to evaluate and compare the strength and deformation characteristics of soils treated in the laboratory and in situ. Different soils were mixed with cement in the laboratory and tested. Additionally, the characteristics of soils treated in situ were determined on specimens taken from four different test sites where soil-cement columns were installed by Soletanche Bachy. The second objective is to analyse potential factors impacting the durability of treated soils. The presence of potential deleterious chemical compounds (calcium sulfate, sodium chloride and diesel) and the effects of drying are the two potential degradation mechanisms studied in order to assess the durability of cement-mixed soils. Despite relatively large scatter, the results from this study highlight distinctive trends in terms of relations between strength (compressive and tensile) and stiffness (static and dynamic) which are specific to soil-mix materials. The effects of different mixing and curing conditions on the characteristics of treated soils are identified. The data gathered in this research shows that it is possible to define a standardised framework for the assessment of the durability of soils stabilised by deep mixing based on potential durability indicators. The direct correlation between potential indicators and controllable factors (such as binder and water contents) point to the possibility of optimising the durability related properties of soil-mix materials within the boundaries imposed by the soil conditions on site. Potential durability classes based on porosity accessible to water are proposed to compare different soil-cement mixtures.
Le deep mixing est une technique d'amélioration de sols utilisée dans diverses applications sur terre et en mer. La méthode consiste à mélanger mécaniquement les sols en place avec un liant hydraulique à l’aide d’outils de malaxage spécifiques. Dans de nombreux projets, le deep mixing est utilisé comme une alternative économique avec un impact minimal sur l'environnement comparée à d’autres solutions de fondations. Cependant, les incertitudes concernant les caractéristiques des matériaux produits ("matériaux soil-mix") pénalisent fortement le procédé. En effet, les propriétés mécaniques (en particulier la résistance à la compression et le module de déformation) des sols traités par deep mixing sont encore mal connues et particulièrement difficiles à contrôler. De nombreux facteurs influencent les caractéristiques des sols traités. Ces facteurs sont essentiellement liés à la nature et à la quantité de liant, aux caractéristiques du sol (type de sol, la teneur en eau), aux conditions de mélange et aux conditions de cure. La durabilité ou le comportement à long-terme des sols traités avec du ciment est également une préoccupation importante pour la conception d’ouvrages permanents. Les principaux objectifs de ce travail, qui s’intègre dans le projet de recherche RUFEX, sont de parvenir à une meilleure connaissance des propriétés mécaniques des matériaux sol-ciment produits in situ par deep mixing. Deux axes principaux sont définis. Le premier objectif est de comparer les caractéristiques de résistance et de déformation des sols traités en laboratoire et in situ. Différents sols ont été mélangés avec du ciment en laboratoire. Les caractéristiques de sols traités in situ ont été déterminées sur des éprouvettes prélevées sur quatre sites expérimentaux où des colonnes de sol-ciment ont été installées par Soletanche Bachy. Le second objectif est d'évaluer l’impact de certains facteurs susceptibles d'influer sur la durabilité des sols traités. La présence de composés chimiques potentiellement perturbateurs (sulfate de calcium, chlorure de sodium et diesel) et les effets du séchage sont les deux mécanismes de dégradation potentiels étudiés afin d'évaluer la durabilité des sols traités. Malgré une certaine dispersion, les résultats de cette étude mettent clairement en évidence des relations entre la résistance (en compression et en traction) et la rigidité (modules statique et dynamique) spécifiques aux matériaux soil-mix. Les effets de différentes conditions de mélange et de cure sur les caractéristiques des sols traités sont identifiés. Les données accumulées dans cette recherche montrent qu'il est possible de définir, à partir de différents indicateurs, un cadre général pour l'évaluation de la durabilité des sols traités par deep mixing. La corrélation directe entre certains indicateurs potentiels et les paramètres de mise en oeuvre (tels que le dosage en ciment et la teneur en eau) suggère qu'il est possible d'optimiser les propriétés des matériaux soil-mix dans les limites imposées par les conditions géologiques du site. Des classes de durabilité potentielle basées sur la porosité accessible à l'eau sont proposées pour comparer différents mélanges sol-ciment.
Fichier principal
Vignette du fichier
agbInfluence of mixing and curing conditions on the characteristics of soils stabilised by deep mixing - soutenance.pdf (16.36 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

tel-02497429 , version 1 (03-03-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02497429 , version 1

Citer

Antoine Guimond-Barrett. Influence of mixing and curing conditions on the characteristics and durability of soils stabilised by deep mixing. Géotechnique. Université du Havre, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02497429⟩
227 Consultations
133 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More