Rapport : Résultats d`essais de résistance mécanique sur

RILEM TECHNICAL COMMITTEES
Materials and Structures/Matériaux et Constructions, Vol. 29, December 1996, pp 600-608
TC EBM : MÉCANIQUE DE LA CONSTRUCTION EN TERRE
EARTH AS A BUILDING MATERIAL
Rapport : Résultats d’essais de résistance mécanique sur
échantillon de terre comprimée
(Report: Results of mechanical strength tests on samples of compressed earth)
Préparé par A. Hakimi, N. Yamani et H. Ouissi
Laboratoire Public d’Essais et d’Études (LPEE), Casablanca, Maroc
Membres du T.C. : Président : A. Hakimi, Maroc ; Secrétariat: N. Yamani, Maroc; M. El Kortbi, Maroc; Membres: N. P. Barbosa,
Brésil; E. H. Bartali, Maroc; A. Cherrabi, Maroc; P. Dencausse, Maroc; Z. El Gharbi, France; A. Misra, Maroc; A. Mesbah, France;
M. Olivier, France.
contents were determined. Samples were manufactured using a
hydraulic machine and a specially designed steel mould. The
production parameters of the cylindrical samples were the optimum water content and the static compact dry density. Other
samples were obtained by assembling two halves of sawed compressed-earth bricks using the same production parameters.
Curing conditions were the same for all samples before undertaking the tests. The strengths obtained were compared to
those specified by the document “Proposal of standards for
testing compressed earth”, which was given to the TC
EBM Secretary during the September 1995 meeting in
Marrakech.
BRIEF ENGLISH SUMMARY
During the last meeting of TC EBM in Marrakech in
September 1995, the Public Laboratory For Tests and
Studies of Morocco was committed to carrying out compression
and traction tests on cement-stabilised compressed earth bricks
and cylindrical samples. Such tests were also carried out by the
Geomaterial Laboratory of the ENTPE in France, which is
member of TC EBM. The results of these tests are presented
in this paper with the aim of validating those already obtained
by the ENTPE. A suitable earth material was selected to
undertake this research project. Before proceeding with the
cement stabilization process, organic, sulphate and chloride
1. INTRODUCTION
La réunion de Marrakech du TC EBM, en septembre
1995, a connu l’engagement du LPEE du MAROC,
membre du comité, à réaliser des essais de résistance
mécanique en compression simple et en traction par fendage sur des blocs et des éprouvettes cylindriques et
parallélépipédiques en terre comprimée et traitée ou non
au ciment. Les mêmes essais ont été réalisés auparavant
au Laboratoire des Géomatériaux de l’ENTPE, également membre du comité, et ont abouti à des résultats
dont le présent rapport est une tentative de validation.
Nous avons tenu, dans le développement du programme expérimental qui suit, à utiliser un matériau
terre convenable à la technique du bloc de terre comprimée. Son traitement au ciment est devenu possible et
bénéfique lorsque nous avons dosé chimiquement ses
teneurs respectives en matières organiques, en sulfates et
en chlorures. Nous avons pu déterminer les paramètres
0025-5432/96 © RILEM
de production des éprouvettes cylindriques, traitées ou
non, à savoir la teneur en eau optimale de compactage
statique et la densité sèche maximale au moyen d’une
presse hydraulique, et d’un moule métallique que nous
avons confectionné. Les éprouvettes cylindriques ont été
ensuite fabriquées avec le même matériel, alors que les
éprouvettes parallélépipédiques sont obtenues par assemblage de deux demi-blocs, lesquels résultent du sciage
d’un bloc entier produit au moyen d’une presse manuelle
avec les mêmes paramètres de production que les éprouvettes. L’ensemble des produits fabriqués a subi la cure
appropriée avant de faire l’objet d’essais de compression
simple et de traction par fendage conformément aux
modes opératoires proposés.
Les résistances obtenues sont comparées à celles
consignées dans le document « Proposition d’une norme pour
la réalisation d’essais de résistance sur blocs de terre comprimées »,
remis au secrétariat du TC EBM lors de sa réunion de
Marrakech.
600
TC EBM
2. LE MATÉRIAU TERRE CARACTÉRISTIQUES GÉOTECHNIQUES
Plasticité
Le matériau retenu pour cette étude est connu des
ingénieurs et techniciens du CRR Bâtiment du LPEE,
puisqu’il a déjà servi dans la fabrication de blocs de terre
comprimée ayant été utilisés dans la construction de
murets qui étaient destinés à recevoir différents types de
protection à base de terre. Ce matériau jadis a donné
entière satisfaction quant à la qualité des blocs produits.
C’est pour cela que nous avons tenu à l’utiliser dans le
développement de l’ensemble des travaux de recherche
s’inscrivant dans le cadre du programme du TC EBM.
Nous avons prélevé de ce matériau suffisamment de quantités ; ensuite nous avons procédé à leur écrêtage à 5 mm
avant d’entamer notre compagne d’essais d’identification
sur deux échantillons.
2.1 Essais d’identification
Les essais d’identification ont donné les résultats suivants :
Granularité
Échantillon 1
Échantillon 2
LL %
38
36
LP %
26
22
Ip
12
14
Échantillon 1
Échantillon 2
1,38
1
Bleu de méthylène
VB
Chimie
Une quantité de sol prélevée de l’échantillon 1 a été
analysée chimiquement.
Les résultats obtenus montrent que le matériau terre
est constitué principalement de matériaux silico-alumineux (68%), de carbonate de chaux (CaCo3 : 16 %) et
de magnésie (MgCo3 : 6%). Les matières organiques, les
chlorures et les sulfates ont été également dosés et sont
présents dans les proportions suivantes :
Échantillon 1
Échantillon 2
Déterminations
Résultats en %
Graviers %
12
15
Matières organiques
0,78
Sables %
28
31
Chlorures
0,07
Fines %
60
54
Sulfates
0,64
Argiles %
18
20
Pour plus de renseignement sur la texture du matériau, nous avons représenté dans la Fig. 1 les deux
courbes granulométriques des échantillons considérés.
3. FABRICATION DES ÉPROUVETTES
CYLINDRIQUES
3.1 Dispositif expérimental de fabrication
Le dispositif expérimental de fabrication
des éprouvettes comprend :
– le moule métallique à double coquille avec
ses accessoires,
– et la presse hydraulique de 300 kN de capacité.
3.1.1 Le moule métallique à double coquille
et ses accessoires
Le moule métallique et ses accessoires tels
qu’ils ont été fabriqués par le LPEE sont décrits
par les schémas de l’annexe A1 et illustrés par la
photo n° 1. Après un premier essai, nous avons
modifié les tiges filetées et leur système de serrage et intercalé, au niveau des surfaces de
contact des deux demi-coquilles, un joint en
matériau adapté pour éviter la reproduction des
fuites observées pendant le premier compactage du matériau.
Fig. 1 – Courbe d’identification du matériau.
601
Materials and Structures/Matériaux et Constructions, Vol. 29, December 1996
Photo 1 - Vue du moule métallique à double coquille et ses
accessoires : demi-coquille de calage inférieur, piston inférieur,
moule + tiges filetées, piston supérieur, piston de démoulage.
3.1.2 La presse hydraulique
La presse automatique de classe A utilisée dans ce
programme de recherche permet d’effectuer les essais :
de sol, de mélanges hydrocarbones, de graves ciments et
de graves bitumes tels que l’essai CBR, et les essais
LCPC sur bétons bitumineux 80 et 120 mm sur graves
ciments et graves bitumes. Elle est surtout adaptable
pour de nombreux autres essais de laboratoire tels que la
compression, le fendage et la flexion. Ses caractéristiques
sont les suivantes :
– Course hydraulique
200 mm
– Passage entre colonnes
300 mm
– Course de la vis de rattrapage
60 mm
– Hauteur sous traverse
700 mm
– Vitesse : mode force
0,1kN/s - 30 kN/s
mode déplacement
0,02 mm/s - 2 mm/s
– Plage de fonctionnement de l’asservissement :
12 - 300 kN.
Fig. 2 – Courbe d’optimisation sur éprouvettes.
3.2 Paramètres de fabrication des éprouvettes essai de compactage statique
Tableau 1 – Caractéristiques des
éprouvettes traitées à 4% de ciment
Avant de procéder à la fabrication des deux séries
d’éprouvettes, respectivement traitées à 0 et à 4% de
ciment et ayant pour dimensions uniques un diamètre de
80 mm et un élancement voisin de 1,5, nous avons déterminé leurs paramètres de fabrication respectifs à savoir : la
densité et la teneur en eau optimale, en représentant les
résultats obtenus dans les deux courbes (Wocs, γd) de la
Fig. 2. La représentation de ces deux courbes nous a permis d’estimer avec beaucoup de précision la teneur en eau
optimale correspondant à la densité sèche maximale et ce
pour les deux séries d’éprouvettes considérées :
Série 1 : matériau non traité : WOCS = 9,8 %, γd = 1,93
Série 2 : matériau traité à 4% de ciment : WOCS =
11,6% , γd = 1,867.
Éprouvette
Elfort de
Poids (g) Hauteur γh
Temps de
N°
compactage (kN)
(cm)
compactage (s)
1
10,23
1209
11,7 2,05
60
2
10,68
1249
12,5 1,98
60
3
10,05
1237
11,9 2,07
50
4
11,39
1236
11,8 2,08
50
5
11,78
1244
6
10,83
7
12
2,06
50
1244
12,2 2,03
50
11,20
1245
12,1 2,05
50
8
10,91
1245
12,1 2,05
55
9
12,9
1245
12,1 2,05
49
3.3 Fabrication des éprouvettes cylindriques
Les éprouvettes fabriquées sont au nombre de 20.
Neuf sont traitées à 4% de ciment et onze ne sont pas
traitées. Nous avons regroupé dans les Tableaux 1 et 2
les caractéristiques respectives des éprouvettes produites,
traitées et non traitées.
602
TC EBM
Poids humide moyen : 8 251 g
Nombre de blocs produits : 13.
Tableau 2 – Caractéristiques des
éprouvettes non traitées
Éprouvette
Effort de
Poids (g) Hauteur γh
Temps de
N°
compactage (kN)
(cm)
compactage (s)
1
11.55
1257
11.9 2.10
60
2
11.40
1274
12
2.11
46
3
11.80
1271
12
2.11
46
4
11.60
1275
12
2.11
39
5
11.10
1275
12
2.11
39
6
11.17
1275
12
2.11
39
7
11.14
1273
12
2.11
39
8
11.20
1274
12
2.11
39
9
11.70
1274
12
2.11
39
10
11.14
1274
12
2.11
39
11
11.10
1273
12
2.11
39
4.2 Fabrication des éprouvettes
parallélépipédiques
Les éprouvettes parallélépipédiques fabriquées sont au
nombre de six ; trois sont traitées à 4% de ciment alors que
les trois restantes ne le sont pas. Rappelons que chaque
éprouvette parallélépipédique est obtenue par assemblage de
deux demi-blocs, résultant du sciage d’un bloc, au moyen
d’un joint en mortier de terre écrêtée à 2 mm et stabilisée à
4% de ciment pour les éprouvettes traitées et d’un joint en
mortier de terre brute pour les éprouvettes non traitées.
Dans les deux cas, l’épaisseur du joint est de 1 cm et les
dimensions d’une éprouvette sont de 14,75 x 14 x 19,6 cm3,
soit un élancement de l’ordre de 1,4.
L’ensemble des éprouvettes traitées a été compacté
avec un effort moyen de 11,1 kN, soit une pression de
2,21 MPa. La durée de compactage moyenne est de
l’ordre de 53 s. Leur poids moyen est voisin de 1 240 g,
leur hauteur moyenne est de 12 cm et leur densité
humide moyenne de 2,05.
Les onze éprouvettes non traitées ont été compactées
avec un effort moyen de l’ordre de 11,35 kN, soit une
pression de 2,26 MPa. La durée de compactage moyenne
de l’ordre de 42 s. Le poids moyen des éprouvettes est
voisin de 1 272 g et leur hauteur moyenne est de 12 cm.
Leur densité humide, quant à elle, est de 2,11.
5. CURE ET ÂGE DES PRODUITS
FABRIQUÉS
Les échantillons de terre comprimée et traitée ou non
au ciment, à savoir les blocs et les éprouvettes cylindriques et parallélépipédiques, ont subi une cure de 14
jours avant de faire l’objet d’essais de résistance mécanique en compression et en traction par fendage. Cette
cure est définie comme suit :
4. FABRICATION DES BLOCS ET DES
ÉPROUVETTES PARALLÉLÉPIPÉDIQUES
4.1 Paramètres de production des blocs
Échantillon
Cure et durée
Traité à 4 % de ciment
7 jours à 20 °C et 95% HR
+ 7 jours à 25 °C et 60% HR
Non traité
14 jours à 25 °C et 60% HR
6. ESSAIS DE RÉSISTANCES MÉCANIQUES
Les blocs produits sont des parallélépipèdes de dimensions 29,5 x 14 x 9,3 cm. Ils sont fabriqués avec une presse
manuelle. Celle-ci développe certainement un effort de
compactage nettement inférieur à 2,2 MPa, l’effort avec
lequel ont été produites les 2 séries d’éprouvettes cylindriques. C’est pour cela que nous avons été amenés, lors
de la fabrication des blocs, à augmenter la valeur respective
des teneurs en eau optimales obtenues pour les 2 séries
d’éprouvettes. Nous avons donc trouvé comme paramètres de production des blocs les résultats suivants :
* Blocs traités à 4% de ciment :
WOCS = 12,6 %
γd = 1,867
γh = 2,2
Poids humide moyen : 8 177 g
Nombre de blocs produits : 12
* Blocs non traités :
WOCS = 10,8%
γd = 1,93
γh = 2,22
6.1 Essais de résistance en compression
simple
Les éprouvettes cylindriques (EC) et parallélépipédiques (EP) et les blocs bruts et stabilisés à 4% de ciment
ont fait l’objet d’essais de résistance en compression
simple. Ces essais sont pilotés en déplacement à une
vitesse constante de 0,0208 mm/s jusqu’à la rupture.
Chaque échantillon a été muni, et en haut et en bas, d’un
système anti-frettage constitué d’une membrane de néoprène graissée de 3 mm d’épaisseur, posée sur une plaque
en Téflon de 5 mm d’épaisseur. La photo N° 2 illustre la
mise en essai de compression simple d’une éprouvette
cylindrique dans les conditions décrites ci-dessus.
Nous avons regroupé dans les Tableaux 3 et 4 les résistances en compression simple respectives des échantillons
bruts et traités à 4% de ciment. Ces tableaux contiennent
également la teneur en eau résiduelle, la densité sèche et la
charge de rupture en kN de chaque échantillon testé.
603
Materials and Structures/Matériaux et Constructions, Vol. 29, December 1996
Tableau 3 – Résistances en compression
simple des échantillons bruts
Échantillon
Réf
Wres
%
γd
Fc
(kN)
ϕc
(MPa)
Bloc
1
2
3
4
5
2,25
2,10
2,25
2,40
2,30
1,938
1,962
1,934
1,934
1,958
67,4
61,5
59,5
65,81
61,2
1,632
1,489
1,441
1,593
1,551
1,542
Éprouvette
parallélépipédique
1
2
3
2,71
2,84
2,60
1,880
1,880
1,877
48,6
44
39,9
2,353
2,130
1,965
2,149
Éprouvette
cylindrique
7
8
9
10
11
1,64
1,63
1,63
1,62
1,56
1,925
1,924
1,926
1,924
1,92
14,3
14,3
13,5
9,5
13,2
2,844
2,844
2,685
1,889
2,626
Tableau 4 – Résistances en compression simple
des échantillons traités à 4% de ciment
Moyenne
(MPa)
2,67
Échantillon
Réf
Wres
%
γd
Fc
(kN)
ϕc
(MPa)
Moyenne
(MPa)
Bloc entier
1
2
4
3,6
3,61
3,61
1,861
1,855
1,856
79,4
74,7
69,4
1,923
1,809
1,680
1,804
Éprouvette
parallélipipédique
1
2
3
4,3
4,2
4,4
1,81
1,80
1,81
54,7
51,00
64,12
2,649
2,469
3,105
2,741
Éprouvette
cylindrique
5
6
7
8
3
2,4
2,6
2,5
2,5
2,5
1,92
1,87
1,89
1,89
1,91
20,6
19,6
19,3
19,1
20,3
4,098
3,899
3,839
3,799
4,038
3,934
Photo 3 – Mise en
essai de traction
par fendage sur le
bloc entier.
Photo 2 – Mise en essai de compression simple d’une éprouvette
cylindrique (ø 80 mm, h ≈ 12 cm) stabilisée à 4% de ciment et
munie du système anti-frettage : Téflon-néoprène graissé.
Les résistances en compression simple moyennes
obtenues permettent d’établir les quelques remarques
suivantes :
– la résistance du bloc brut est la plus faible ;
– celle de l’éprouvette cylindrique diffère de la résistance
de l’éprouvette parallélépipédique de 24% tout en étant
supérieure.
Les résistances en compression simple moyennes
obtenues pour les échantillons traités à 4% de ciment
permettent d’établir les quelques remarques suivantes :
– la résistance du bloc traité est la plus faible ;
– celle de l’éprouvette cylindrique est la plus grande et est
nettement différente de la résistance de l’éprouvette parallélépipédique. La comparaison des résistances moyennes
du Tableau 3 à celles du Tableau 4 montre un accroisse-
Photo 4 –
Rupture d’une
éprouvette
cylindrique brute
à l’issue d’un essai
de traction par
fendage.
604
TC EBM
ment notable de la résistance en compression simple des
échantillons en conséquence de leur traitement au ciment
et notamment pour les éprouvettes cylindriques.
Tableau 6 – Résistances en traction
par fendage des échantillons traités
γd
Fc (kN)
3,76
3,50
4,07
1,868
1,854
1,852
4,011
4,603
5,344
0,176
0,202
0,235
3,76
3,5
3,5
4,07
1,868
1,854
1,854
1,952
2,900
4,085
5,418
6,381
0,127
0,179
0,238
0,280
2,4
2,3
2,4
2,4
1,855
1,799
1,860
1,845
5,196
5,344
5,714
4,678
0,353
0,340
0,385
0,307
Échantillon Wres %
6.2 Essais de traction par fendage
Bloc entier
Les photos numérotées 3 et 4 représentent respectivement la mise en essai de traction par fendage sur un
bloc entier et la rupture d’une éprouvette cylindrique
ayant subi le même essai. Rappelons que la charge est
appliquée d’une manière continue et sans à coup, à une
vitesse régulière de 0,00208 mm/s jusqu’à la rupture de
l’échantillon en deux parties. Les faces supérieure et
inférieure de chaque échantillon sont en contact en leurs
milieux avec une baguette de section carrée de 1 cm de
côté, en plastique rigide et de longueur un peu supérieure à la largeur de l’échantillon. Les baguettes sont
elles-mêmes en contact avec les plateaux de la presse lors
de la mise en charge. Les résultats obtenus pour les
échantillons bruts et traités à 4 % de ciment sont respectivement consignés dans les Tableaux 5 et 6.
Demi-bloc
Éprouvette
cylindrique
γd
Fc (kN)
Bloc entier
2,3
2,4
2,4
2,3
1,955
1,951
1,943
1,942
4,011
3,344
3,344
3,270
0,176
0,147
0,147
0,143
Demi-bloc
2,3
2,4
2,4
2,3
1,955
1,951
1,943
1,942
3,567
3,233
5,122
3,122
0,156
0,142
0,225
0,137
Éprouvette
cylindrique
2,02
2,02
1,98
1,93
1,94
1,908
1,920
1,915
1,920
1,921
3,270
3,493
3,418
3,270
3,381
0,218
0,231
0,226
0,218
0,224
0,204
0,206
0,346
des échantillons bruts testés est au moins 10 fois plus
faible que leur résistance en compression.
Nous notons, à travers les résultats des résistances en
traction moyennes obtenues pour les échantillons traités,
un accroissement de ces dernières en comparaison avec
celles des échantillons bruts. La résistance du bloc reste
comparable à celle du demi-bloc alors que les éprouvettes cylindriques, comme dans le cas des échantillons
non traités, développent les résistances les plus grandes.
Tableau 5 – Résistances en traction
par fendage des échantillons bruts
Échantillon Wres %
ϕc (MPa) Moyenne
(MPa)
ϕc (MPa) Moyenne
(MPa)
7. RÉCAPITULATIF DES RÉSULTATS
OBTENUS AU LPEE ET À L’ENTPE
0,153
Une synthèse des résultats des essais de résistance
mécanique en compression simple et en traction par fendage obtenus à l’issue de l’exécution des modes opératoires
proposés par l’ENTPE est établie dans le Tableau 7. Ces
résultats sont confrontés à ceux obtenus au laboratoire géomatériaux de l’ENTPE, membre du Comité Technique
EBM de la RILEM.
Nous avons présenté dans le paragraphe 8 une illustration de quelques ruptures d’échantillons testés et confronté
ces dernières aux résultats de la littérature disponible.
Rappelons que les blocs de terre comprimée, brute et
traitée au ciment, testés aux deux laboratoires sont produits
avec des presses manuelles identiques développant un effort
de compactage strictement inférieur à 20 bars et dont la
valeur précise n’est pas indiquée par le constructeur. Les
éprouvettes cylindriques testées, quant à elles, sont produites respectivement avec des efforts de compactage de
0,165
0,223
La résistance à la traction par fendage développée par
le bloc entier est beaucoup plus proche de celle développée par le demi-bloc que de celle par l’éprouvette cylindrique. Si l’on compare les résultats du Tableau 5 à ceux
du Tableau 3, on s’aperçoit que la traction par fendage
Tableau 7 – Récapitulatif des essais de compression et de traction par fendage réalisés
sur des échantillons de terre comprimée respectivement au LPEE et à l’ENTPE
Résistance
Échantillon
Compression simple (MPa)
Bloc
Traction par fendage (MPa)
EP.P
EP.CY
Bloc
1/2 Bloc
EP.CY
LPEE
ENTPE
LPEE
ENTPE
LPEE
ENTPE
LPEE
ENTPE
LPEE
ENTPE
LPEE
ENTPE
Brut
1,542
2,069
2,149
1,197
2,67
1,248
0,153
0,152
0,165
0,157
0,223
0,132
Traité à 4 %
de ciment
1,804
4,754
2,741
2,711
3,934
3,10
0,204
0,328
0,206
0,342
0,346
0,320
605
Materials and Structures/Matériaux et Constructions, Vol. 29, December 1996
l’ordre de 20 bars à l’ENTPE et de 23 bars au LPEE. Les
élancements respectifs de ces éprouvettes sont de 1,5 pour
celles produites au LPEE et compris entre 1,3 et 1,6 pour
celles de l’ENTPE. Les diamètres et les hauteurs sont respectivement de 8 cm et 12 cm pour le LPEE et de 11,2 cm
et 16 cm pour l’ENTPE.
Les tractions par fendage obtenues aux deux laboratoires
sont dans l’ensemble comparables. Néanmoins, on relève
des différences importantes dans les résistances en compression développées par les échantillons testés, notamment
dans celles des blocs entiers traités à 4% de ciment. Nous
pensons que la faiblesse de la résistance des blocs testés au
LPEE peut provenir de la non uniformité de l’effort exercé
sur les deux faces du bloc due à la non adaptation des plateaux de la presse pour répartir cette charge d’une manière
uniforme. Les plateaux présentent des sections de contact
très petites en comparaison à celles du bloc, malgré le fait
que deux plaques métalliques ont été intercalées entre les
faces du bloc et les plateaux de la presse.
Nous avons l’impression d’avoir fait subir aux blocs
entiers un essai de poinçonnement plutôt qu’un essai de
compression simple.
De toutes les façons, nous approuvons l’hypothèse
avancée par l’ENTPE, qui consiste à dire que les résistances en compression obtenues sur des blocs entiers ne
peuvent être considérées comme caractéristiques des
produits testés.
8. ANALYSE QUALITATIVE DES RUPTURES
OBSERVÉES SUR QUELQUES
ÉCHANTILLONS TESTÉS
8.1 L’éprouvette cylindrique traitée, en
compression simple
Les trois photos numérotées 5, 6 et 7 illustrent le
mécanisme de rupture d’une éprouvette cylindrique traitée à 4% de ciment. La photo 5 laisse apparaître des fissures verticales suivant la hauteur totale de l’éprouvette.
Ces mêmes fissures verticales voient leurs ouvertures
augmenter avec l’accroissement de l’effort de chargement, ce qu’illustre la photo 6. On note également à ce
stade un début d’effritement de l’éprouvette au niveau de
son sommet. La photo 7 caractérise l’état de l’éprouvette
à la fin de l’essai, où l’on assiste à un éclatement de celleci, notamment dans son tiers supérieur. Le mécanisme
de rupture observé est du type 1 : fissuration verticale
post-rupture du type T1. Rappelons que le mécanisme
type 1 est du type fragile sans phase plastique apparente.
À la charge ultime, l’échantillon éclate.
Photo 5 –
Éprouvette
cylindrique traitée
à 4% de ciment en
compression
simple. Apparition
de fissures
verticales.
Photo 6 – La
même éprouvette
en compression
simple à un autre
stade de
chargement.
Début
d’éclatement de
l’échantillon.
8.2 L’éprouvette parallélépipédique traitée,
en compression simple
La photo 8 illustre l’état de l’éprouvette parallélépipédique (assemblage de deux demi-blocs) après avoir subi
un essai en compression simple. On note l’apparition de
606
Photo 7 – État de
l’éprouvette à la
fin de l’essai de
compression
simple.
TC EBM
Photo 8 – État d’une éprouvette parallélépipédique traitée à 4%
de ciment à l’issue d’un essai de compression simple, (assemblage
de 2 demi-blocs).
Photo 9 – Éprouvette cylindrique brute coupée en deux en son
milieu à l’issue d’un essai de traction par fendage.
fissures verticales suivant la hauteur de l’éprouvette et un
éclatement de l’échantillon pour une charge voisine de la
charge ultime.
8.3 L’éprouvette cylindrique brute,
en traction par fendage
L’éprouvette cylindrique non traitée de la photo 9
s’est coupée en deux en son milieu au voisinage de la
charge limite.
8.4 Le bloc entier traité,
en traction par fendage
Photo 10 – Vue d’un bloc entier traité à 4% de ciment coupé en
deux en son milieu à l’issue d’un essai de traction par fendage.
Le bloc traité en traction par fendage de la photo 10
s’est coupé net en deux à la charge de rupture : le mécanisme de rupture est du type 1, c’est-à-dire sans phase
plastique apparente.
9. REMARQUES ET SUGGESTIONS
DU LPEE
Les modes opératoires des essais de compression
simple et de traction par fendage effectués sur des échantillons de terre comprimée peuvent être repris tels qu’ils
sont décrits dans le rapport proposé par le Laboratoire
Géomatériaux de l’ENTPE, mais sur des échantillons
qui sont produits d’une manière identique et ayant des
formes comparables à celles des échantillons testés dans
le rapport précédemment décrit. Les blocs entiers sont,
d’une manière générale, produits avec des presses de
chantier, et quel que soit le mode de fonctionnement de
ces machines, il n’est pas dit que ces blocs soient homogènes et comparables aux éprouvettes cylindriques produites par compactage statique moyennant une presse
hydraulique. Le but des modes opératoires des essais de
résistance mécanique n’est-il pas d’approcher expérimentalement la résistance en compression simple et en
traction par fendage du produit « terre comprimée » en
testant des échantillons de même constitution et ayant
des formes différentes ? Nous proposons de considérer
comme échantillon de base le bloc de terre comprimée
produit dans des conditions de chantier, c’est-à-dire avec
une machine manuelle ou motorisée fonctionnant avec
un mode de compactage quelconque.
À partir d’un certain nombre de blocs identiques,
nous pouvons fabriquer les éprouvettes parallélépipédiques par assemblage de deux demi blocs et les éprouvettes cylindriques par carottage à sec. Les blocs entiers
607
Materials and Structures/Matériaux et Constructions, Vol. 29, December 1996
ont d’une manière générale des faibles épaisseurs ; il suffit d’en extraire des carottes de diamètre convenable
pour travailler avec un élancement comparable à celui
des éprouvettes parallélépipédiques. Lors de la constitution des éprouvettes parallélipidiques, l’assemblage des
demi blocs doit se faire de manière à avoir un produit
comparable du point de vue gradient de densité vertical
au bloc de base. Les échantillons ainsi décrits permettront de lever toute ambiguïté inhérente à l’homogénéité
des produits testés, aux paramètres et au mode de compactage des échantillons à tester.
A.2- Schémas du
moule métallique
et accessoires
proposés par
l’ENTPE (Lyon)
ANNEXES
A.1 Rappel des formules de calcul
des résistances en compression
et en traction par fendage
Résistance en compression simple
RC = 10 x F/S
RC : Résistance à la compression des blocs en MPa
(Méga Pascal),
F : Charge maximale en kilo Newtons (kN),
S : Surface moyenne des faces d’essai en centimètres
carrés (cm2).
BIBLIOGRAPHIES
Olivier, M. ‘Le matériau terre, compactage, comportement, application aux structures en blocs de terre’, Thèse de doctorat, INSA
de Lyon, 1994.
Olivier, M. et Mesbah, A., ‘Le matériau terre : Essai de compactage
statique pour la fabrication des briques de terre compressées’,
Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées,
n° 146, Nov-Déc 1986.
Olivier, M., El Gharbi, Z. et Mesbah, A., ‘Proposition d’une norme
pour la réalisation d’essais de résistance sur blocs de terre comprimée’, LGM (ENTPE) Septembre 1995.
Résistance à la traction par fendage
Rt = 0,9 x 10 x 2F/πle ou Rt = 9 x 2F/πle
Rt : Résistance à la traction des blocs en Méga Pascal,
F : Charge maximale supportée en kilo Newtons (kN),
l : Largeur du bloc en centimètre (cm),
e : Épaisseur du bloc en centimètre (cm).
608