Le protocole de l’essai Proctor est une méthode normalisée pour évaluer la compaction des sols. Voici les étapes principales du protocole:
- Préparation de l’échantillon: Un échantillon de sol est prélevé sur le site et est séché au four pour obtenir une teneur en humidité spécifique. Ensuite, le sol est tamisé pour éliminer les grosses particules.
- Détermination de la densité sèche maximale: Un certain nombre d’échantillons est préparé avec différents niveaux de compactage en utilisant un moule standard et une masse spécifique. Les échantillons sont compactés en utilisant un nombre spécifique de coups de pilon et une énergie de compactage spécifique. La densité sèche de chaque échantillon est mesurée après chaque série de coups de pilon.
- Détermination de l’humidité optimale: Pour chaque densité sèche mesurée, l’humidité est ajustée et l’échantillon est compacté à nouveau jusqu’à ce que la densité sèche maximale soit atteinte.
- Calcul des paramètres: Les résultats de la densité sèche maximale et de l’humidité optimale sont utilisés pour calculer la courbe Proctor, qui montre la relation entre la densité sèche et l’humidité.
- Interprétation des résultats: Les résultats de l’essai Proctor sont utilisés pour déterminer la capacité de compactage du sol, ce qui peut être utilisé pour planifier des projets de construction ou des aménagements paysagers. Les résultats peuvent également être utilisés pour déterminer les caractéristiques de portance du sol.
La meilleure façon de comprendre ce test reste la comparaison avec la plage.
Le sable isolé des vagues est très sec, on s’y enfonce facilement.
Il est d’une compacité faible.
En se rapprochant de la mer le sable est de plus en plus gorgé d’eau, on s’enfonce de moins en moins.
Jusqu’au moment où le sable est très dense, on atteint alors la compacité optimale du sable et il devient presque impénétrable et très dur.
En continuant à se rapprocher de la mer, on remarque que l’on s’enfonce à nouveau. Le sol perd en compacité et commence à se liquéfier.
C’est le principe de la courbe Proctor. Ce phénomène varie en fonction des sols.
L’essai Proctor est mis au point en 1933 par l’ingénieur Ralph R. Proctor et à ce jour il est toujours utilisé. Il sert à déterminer la densité maximum des sols.
Le protocole de l’essai Proctor suit la norme NF P 94-0931 (détermination des références de compactage d’un matériau).
Le principe de l’essai consiste à humidifier un sol à plusieurs teneurs en eau et à le compacter selon un procédé et une énergie conventionnelle. L’opération se fait dans un moule standard avec un outil de compactage appelé « dame », lui aussi standard. A savoir qu’il existe deux types de moules pour cet essai, le moule Proctor et le moule CBR et aussi deux types de dames, la dame Proctor et la dame Proctor modifié. Le moule utilisé dépend de la taille des granulats présent dans le matériau.
L’essai Proctor s’effectue généralement pour deux compactages d’intensités différentes :
- Proctor normal
- Proctor modifié
Le proctor normal
L’essai est réalisé avec la dame Proctor en compactant le matériau avec une énergie fixée. Le poids de la dame est prédéfini et les dimensions du moule sont normés. Cet essai est généralement utilisé pour les corps de remblai.
Le proctor modifié
Concernant cet essai, le compactage est beaucoup plus soutenu. Il reproduit le compactage maximum obtenable grâce aux compacteurs à rouleaux lourds utilisé in situ. Le Proctor modifié est utilisé pour mettre en évidence les caractéristiques optimaux des sols prévus pour les fondations.
Les compactages sont effectués à raison de 56 coups pour le moule C.B.R et 25 coups pour le moule Proctor. En revanche, dans le cas de l’essai Proctor normal, l’essai est répété sur 3 couches tandis que pour l’essai Proctor modifié il est répété sur 5 couches.
Dans tous les cas (normal ou modifié), le protocole est réitéré à différentes teneurs en eau croissantes du matériau avec des écarts de 2% environs en valeurs absolues (2%, 4% ,6% ,8% ,10%,12% ,14%,16%).
On trace ainsi une courbe représentative des densité sèches obtenues en fonction des teneurs en eau. Le point au sommet de celle-ci représente l’optimum Proctor, nommé « OPN » pour l’essai Proctor normal et « OPM » pour l’essai Proctor modifié. Ce sommet nous donne deux valeurs, en abscisse, la teneur en eau optimale (WOPN ou WOPM) et en ordonnée, la densité sèche optimale.
C’est la valeur recherchée afin d’établir une référence optimale pour le matériau testé.
Diagramme Proctor simple
Cette valeur sert ensuite de référence pour vérifier la teneur en eau naturel (Wnat) des sols compactés.
Pour illustrer, prenons trois cas de figures très simple,
Wnat > à WOPN : cela signifie que le sol est plus humide qu’à son état optimal donc il faudra l’aérer pour le sécher avant le compactage.
Wnat < à WOPN : cela signifie que le sol est trop sec pour être optimal, il faudra dans ce cas l’arroser avant le compactage.
Le but étant d’atteindre la teneur en eau optimale (WOPN ou WOPM) avant de procéder au compactage afin que le matériau soit le plus compact possible pour assurer une meilleure stabilité pour les ouvrages.
Vous l’aurez compris le troisième cas de figure et Wnat = à WOPN où là on se passera de commentaire. Les conditions sont réunies pour débuter un bon compactage.
Sur site, la valeur optimale est comparée à des densités sèches relevées grâce à différentes méthodes (gammadensimètre, etc…). On obtient un pourcentage qui détermine le pourcentage de compactage obtenu en fonction de la densité de référence. Généralement des compacités minimales sont requises pour valider la mise en place des sols. Les critères de références sont indiqués dans le guide de terrassement routier (GTR).
