Guide calcaire - Direction territoriale Est

d’utilisation
DGuides
des matériaux lorrains
)
en technique routière
■ Guide calcaire
■ Guide cendres
■ Guide laitier d’acièrie de four éléctrique
■ Guide laitier haut fourneau
■ Guide matériaux de démolition
CETE de l’Est
LRPC Nancy
■ Guide schiste
Guide calcaires
SOMMAIRE
I.
INTRODUCTION .................................................................................................................................... 2
II.
GRANULATS CALCAIRES LORRAINS .............................................................................................. 3
A. Les grands traits de la stratigraphie du jurassique dans le nord-est du bassin parisien [1] [2]:............ 3
B. Les caractéristiques des granulats issus des formations calcaires lorraines ......................................... 7
C. Exemples de sites d’exploitation du calcaire du bajocien lorrain sur la base des données de 1999 du
BRGM de vandoeuvre les nancy .................................................................................................................. 8
III. ELABORATION DES GRANULATS CALCAIRES ........................................................................... 11
IV. DOMAINES D’EMPLOI ....................................................................................................................... 15
A.
B.
C.
Emploi dans les domaines routiers et assimilés.................................................................................. 16
Utilisation en remblais d’assainissement ou de faibles largeurs......................................................... 17
Utilisation en remblais routiers, industriels, contigus aux ouvrages et zones inondables .................. 18
D. Utilisation en remblais de trottoirs, finitions d’accotement................................................................ 20
E. Utilisation en couche de forme ........................................................................................................... 21
F. Utilisation en assises de chaussées : Graves non traitées ................................................................... 22
G. Utilisation en assises de chaussées : matériaux traités aux liants hydrauliques ................................. 24
H. Emploi en bétons hydrauliques........................................................................................................... 28
H.1. Emplois des matériaux................................................................................................................ 28
H.2. Précautions et recommandations................................................................................................. 28
H.3. Exemples de formulation ............................................................................................................ 30
I. Autres emplois .................................................................................................................................... 31
I.1.
Masques poids – Masques drainants........................................................................................... 31
I.2.
Blocs calcaires ............................................................................................................................ 31
I.3.
Chemins forestiers ...................................................................................................................... 31
Documents annexés :
Annexe 1 : Références bibliographiques
Annexe 2 : Abréviations courantes
Carrière de Bainville sur Madon
page 1
Guide calcaires
I. INTRODUCTION
L’emploi des matériaux issus des formations calcaires de la Lorraine s’inscrit dans une démarche de
valorisation des matériaux locaux. Les domaines d’utilisation possibles sont variés. Des adaptations liées à
la nature même des roches ont été faites lorsque cela était nécessaire par le biais d’études, notamment
dans le cadre du programme Materloc Calcaire [28] auquel ont participé les laboratoires du RST, des
Entreprises et des Institutions Universitaires.
Depuis de longues années, les matériaux calcaires lorrains sont utilisés en techniques routières et
assimilées : remblais, couches de formes, assises traitées et non-traitées. De nombreuses études ont été
faites et les ouvrages réalisés permettent d’en apprécier les qualités et limites après plusieurs années de
service.
D’autres études ont permis d’aborder avec succès le domaine des bétons hydrauliques. D’ailleurs, ces
granulats calcaires sont déjà utilisés pour des bétons de fondation, des glissières en béton armé, des
dallages, etc. dans le cadre de formules mixtes avec des alluvionnaires.
Cette synthèse propose :
• un résumé des connaissances sur les granulats de la Lorraine (géologie et caractéristiques
mécaniques intrinsèques),
• une schématisation du mode d’élaboration en carrière des granulats à partir des matériaux issus des
affleurements calcaires,
• par domaine d’emploi, des recommandations sur les qualités requises des matériaux avec quelques
références d’ouvrages s’ils sont connus. Des références d’études de matériaux traités aux liants
hydrauliques (MTLH) sont également proposées pour apprécier le potentiel que peuvent développer
ces matériaux calcaires.
Des études sont toujours programmées pour optimiser l’emploi de ces matériaux. Elles viendront utilement
compléter les connaissances déjà acquises.
Une bibliographie et un index d’abréviations courantes complètent ce document.
Ont participé à la rédaction de ce document : Guy Calin (Ent. Calin), Samyr El Bedoui (LRPC de Nancy),
Francis Gardeux (Cogesud), Chantal Godmel (LRPC de Nancy), Philippe Huchon (GSM), Michaël Langlet
(LRPC Nancy), André Lecomte (Professeur IUT NB Nancy), Benoît Mallet (Eurovia), Daniel Pierron (LRPC
Nancy), Cécile Pestelard (LRPC Nancy), Daniel Rengeard (LRPC Nancy), Jean Voirin (Screg Est).
Remerciements à Messieurs Antoine Vogrig (Directeur Adjoint de la DDE de la Meuse) et Laurent Varnier
(Chef de l’Unité Territoriale de Bar-le-Duc) pour leurs conseils.
page 2
Guide calcaires
II. GRANULATS CALCAIRES LORRAINS
La région lorraine possède d’importantes ressources en roches calcaires. Elles correspondent aux
séquences sédimentaires de l’ère secondaire du bassin de Paris.
A. LES GRANDS TRAITS DE LA STRATIGRAPHIE DU JURASSIQUE DANS LE NORD-EST DU
BASSIN PARISIEN [1] [2]:
Les dépôts jurassiques du Nord-Est du Bassin Parisien représentent un mégacycle sédimentaire complet.
Après une période de sédimentation continentale à la fin du Trias, la région a été immergée à la suite de la
transgression liasique.
Cette submersion par la mer liasique est enregistrée sous forme d'épais dépôts de sédiments marins à
dominante argileuse et contenant des ammonites. Ceux-ci sont recouverts par l'oolite ferrugineuse de
l'Aalénien déposée dans un environnement marin peu profond. Ses couches supérieures constituent la
"Minette", le minerai de fer lorrain intensément exploité dans le passé.
La période sédimentaire suivante est caractérisée par le développement d'une vaste plate-forme
carbonatée. Principalement d'âge Bajocien en Lorraine, cette plate-forme a été noyée sous une épaisse
série argileuse. La plate-forme carbonatée se réinstalle à l'Oxfordien moyen. Sur ces plates-formes se sont
développés des récifs coralliens.
Une tendance à la diminution de profondeur persiste pendant tout le jurassique moyen et supérieur.
L'émersion finale à la fin du Portlandien conclut le cycle sédimentaire jurassique.
Un léger pendage des strates vers l'ouest et l'érosion différentielle des faciès alternativement calcaires et
argileux contribue à former un remarquable relief de côtes successives subparallèles (fig. 1).
Fig. 1 : Cadre géologique de la Lorraine [3]
page 3
Guide calcaires
Une description détaillée de la géologie en Lorraine est reprise dans le Guide Géologique Régional
« Lorraine Champagne » [4]. Sont présentées sous la forme d’itinéraires, les grandes formations
géologiques de la région et un panel de coupes verticales souvent associées à des séries stratigraphiques
locales ou régionales.
La géologie des séquences sédimentaires Lorraine est très compliquée. Citons pour cela ce qui est rapporté
dans le recueil cité ci-avant : « En fait, la géologie de ces séries est très complexe, en particulier à cause
des nombreux changements de faciès et de puissance liés aux variations de l’intensité de la subsidence,
des distances au rivages, de la distribution et de la nature du matériel détritique, etc. De plus, les
transgressions et régressions ne sont pas régulières et sont soumises à des pulsations de plus ou moins
grandes importances…. »
Pour illustrer ces propos, nous présentons dans la suite du document deux coupes géologiques d’axe
principal Nord – Sud : Chaumont – Toul (fig. 2) et Void – Verdun (fig. 3). Ces coupes lithostratigraphiques
synthétiques rendent compte de la complexité des séries. En préambule, la série stratigraphique du
Jurassique au Quaternaire de la Lorraine est présentée. Elle permet de recenser la nature des terrains et
leurs puissances moyennes (tab. 1).
page 4
Guide calcaires
tab. 1 : Série stratigraphique du Trias au Jurassique – Lorraine
Sources : Synthèse géologique du bassin de Paris (carte TR2) [1] , Guide Géologique Régional « Lorraine
Champagne »[4] , Dictionnaire de géologie 4ième édition [5]
SUBDIVISIONS CHRONOSTRATIGRAPHIQUES
Portlandien inférieur
Bononien supérieur
Bononien inférieur
Jurassique supérieur
(Malm)
Kimméridgien
Oxfordien s.l.
Ex- Séquanien
Ex – Rauracien
Ex - Argovien
Oxfordien s.s.
Jurassique moyen (Dogger)
Callovien
Bathonien
Bajocien
Supérieur et Moyen
Inférieur
Supérieur
Moyen
Inférieur
Jurassique inférieur (Lias)
Aalénien
Toarcien
Pliensbachien
Domérien
Sinémurien
Carixien
Lotharingien
Sinémurien s.s.
Hettangien
Supérieur
Keuper
Rhétien
Norien
Carnien
Ladinien
Anisien
Inférieur
Buntsandstein supérieur
Buntsandstein moyen
Trias
Moyen Lettenkohle
Muschelkalk
Buntsandstein Inférieur
LITHOFACIES ET FORMATIONS LITHOSTRATIGRAPHIQUES
« Dolomie supérieure »
« Oolithe vacuolaire » = « pierre de savonnière »
« Dolomie inférieure »
« Calcaire tubuleux »
« Calcaires tachetés » et « calcaires cariés »
« Oolithe de Bure »
Calcaires à débris, puis lumachellique et lithographiques avec lits argileux
« Marnes supérieures à Exogyres
« Calcaires blancs supérieurs »
« Marnes moyennes » à Exogyres
« Calcaires blancs inférieurs »
« Marnes inférieures » à Exogyres
« Calcaires rocailleux »
Calcaires sublithographiques avec lits marneux
« Oolithe de la Mothe »
Calcaires sublithographiques avec lits lumachelliques et marneux
Argilites, marnes et calcaires
Calcaires sublithographiques en plaquettes, graveleux,
Oolithiques et récifaux
Marnes gris bleu à Polypiers, calcaires oolithiques et à entroques (« pierre d’Euville ») et sublithographiques
« Oolithe ferrugineuse »
Calcaires siliceux et marnes sableuses : « Terrain à chailles »
« Argiles de la Woëvre » p.p.
« Argiles de la Woëvre » p.p.
« Marnes et caillasse à Rhynchonelles »
« Caillasse à Anabacia »
« Polypiers de Husson »
« Oolithe miliaire supérieure »
« Oolithe à Clypeus ploti »
« Oolithe à Homomyes »
« Oolithe miliaire inférieure » : « Bâlin »
« Marnes de Longwy »
« Polypiers supérieurs »
« Oolithe cannabine »
« Polypiers inférieurs »
« Calcaire oolithique et calcaire à entroques (« Roche rouge »)
« Calcaire sableux de Haye »
« Marnes micacées »
Conglomérat
Minerai de fer (« Minette ») et stériles
« Grés supraliasique »
Argilites et marnes micacées : « Argiles de Champigneulles »
« Schistes carton »
« Grés médioliasique »
« Argiles à Amalthées »
Marnes et « Calcaires à Bélemnites »
« Calcaire ocreux »
Marnes et argilites à Ammonites
« Calcaire à Gryphées » p.p.
« Calcaire à Gryphées » p.p.
« Argiles de Levallois »
Argiles et « Grès infraliasique »
« Marnes irisées supérieures »
« Dolomie de Beaumont »
« Grès à roseaux »
« Marnes irisées inférieures (1) formation salifères et (2) Grés et conglomérats inférieurs »
« Dolomie »
« Calcaires à térébratules »
« Couches à cératites »
« Calcaires à entroques
« Calcaires à entroques
« Groupe de l’anhydrite » - 1 formation salifère
Grès coquiller
Couches intermédiaires
Conglomérat principal
Grés Vosgien
Conglomérat inférieur
Grés d’Amnweiler
PUISSANCES
5m
2à5m
Quelques m
2m
45 m
1à2m
50 m
45 m
10 m
15 m
12 m
12 m
12 m
20 m
Quelques m
45 m
10 m
70 m
45 m
0à8m
40 m
10 m
160 m
35 m
7-8 m
18 m
18 m
25 m
25 m
20 m
2m
15 m
2m
23 m
20 m
25 m
25 m
12 m
12 m
12 m
65 m
12 m
15 m
15 m
2m
Quelque dm
25 m
15 m
15 m
8m
25 m
Puissances non
définies
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Guide calcaires
fig. 2 : Coupe lithostratigraphique synthétique (d’après J. Leroux, in Guide Géologique [4]) : Chaumont – Toul
fig. 3 : Coupe lithostratigraphique synthétique (d’après L. Humbert – simplifié, in Guide Géologique [4]) : Void
– Verdun
Lames minces de calcaires lorrains
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Guide calcaires
B. LES
CARACTÉRISTIQUES DES GRANULATS ISSUS DES FORMATIONS CALCAIRES
LORRAINES
Les caractéristiques mécaniques des granulats calcaires sont influencées par la composition de la roche, sa
diagenèse, la tectonique locale et d’autres facteurs telles que les conditions climatiques actuelles ou
passées : gel – dégel, périodes glacières. Le tableau 2 donne des fourchettes de valeurs de coefficients Los
Angeles (LA) [6] et micro-Deval (MDE) [7] pour différents faciès. La liste ne couvre pas l’ensemble des faciès
rencontrés en Lorraine. Néanmoins elle expose les caractéristiques des roches les plus couramment
employées car affleurantes à proximité des bassins de plus grande consommation Elles sont issues de
documents publics pour la plupart.
fig. 4 : machines d’essais sur granulats : Tambour Los Angeles et machine de micro-Deval. Aspect des
granulats avant et après essais.
Appareillage Los Angeles : détermination
Appareillage micro-Deval : détermination
de la résistance aux chocs des granulats [6]
de la résistance à l’attrition des granulats [7]
Aspect d’un échantillon de granulats 6/10 mm calcaire à l’issue des essais
(Après criblage à 1.6 mm)
Aspect après essais Los Angeles
Aspect après essai micro-Deval
Aspect d’un granulat 6,3/10 mm calcaire issu
d’un concassage secondaire
page 7
Guide calcaires
Tab. 2 : Fourchettes de valeurs de Los Angeles LA et de Micro Deval MDE pour différents calcaires
lorrains. Liste non exhaustive établie après enquête auprès d’Entreprises et du LRPC de Tomblaine
Sous
système –
époque
Jurassique
moyen
Coefficient
MDE
Etage
Lithofaciès
Bajocien sup. / Bathonien Inf.
Bajocien sup. / Bathonien Inf.
Bajocien supérieur
Bajocien supérieur
Bajocien moyen
Bajocien moyen
Bajocien moyen
Oolithes blanches
Calcaire compact de Neufchâteau
Oolithe miliaire supérieure
Oolithe miliaire inférieure (Bâlin)
Polypiers supérieurs
Oolithe cannabine
Polypiers inférieurs
Calcaires à entroques et calcaires
oolithiques
28 à 35
23 à 27
29 à 65
24 à 28
22 à 41
28 à 33
21 à 40
30 à 36
14 à 17
36 à 86
27 à 29
23 à 40
37 à 40
21 à 45
22 à 32
37 à 41
Dolomie de Beaumont
25 à 45
25 à 40
Alluvions calcaires de la Meuse
Alluvions calcaires de l’Ornain
Alluvions calcaires de la Woëvre
Grouine de Meuse
30 à 40
28 à 34
31 à 46
21 à 59
30 à 40
/
/
Env. 60
Bajocien Inf.
Trias
supérieur
Coefficient
LA
Keuper moyen
Exemples de site
d’exploitation
(n° fond de carte
Cf. tab 3)
5
3 et 6
7 et 9
2
5 et 8
5 et 8
La résistance au gel des granulats calcaire de la région Lorraine est très variable dans une amplitude de
valeurs importante. Des mesures font état de classifications allant de F < 1 à F > 20 (F1 à au-delà de F4). Ce
comportement est à relier avec la distribution et la morphologie de la porosité à l’intérieur du grain. La
résistance au gel n’est pas systématiquement à relier à la résistance aux chocs des granulats calcaires
lorrains. Si cela est nécessaire, il conviendra de faire procéder à une mesure en considérant un site et / ou
un lot de granulats car des règles générales ne sont pas disponibles.
C. EXEMPLES DE SITES D’EXPLOITATION DU CALCAIRE DU BAJOCIEN LORRAIN SUR
LA BASE DES DONNÉES DE 1999 DU BRGM DE VANDOEUVRE LES NANCY
Il n’existe pas à notre connaissance une liste exhaustive des sites de production de granulats calcaires en
Lorraine. Toutefois, une étude réalisée en 1999 à partir de la base documentaire du BRGM de Vandœuvrelès-Nancy permet d’apprécier le positionnement de quelques sites de production au niveau des
affleurements des Côtes de Moselle [8]. Ces données sont reportées dans le tableau 3 qui est complété par
une carte régionale situant les sites retenus.
page 8
Guide calcaires
Tab. 3 : Quelques sites d'exploitation du calcaire du Bajocien lorrain sur la base des données de 1999 du
BRGM de Vandœuvre lès Nancy
Performances mécaniques intrinsèques
N° sur fond de
carte
1
2
Lieu dit
Billert
Forêt communale
Commune
Ottange
Montois la Montagne
3
Les grandes Haies
Jaillon
4
-
Bainville sur Madon
5
-
Coefficient LA
Coefficient MDE
37
70
62
78
Calcaire oolithique
58
83
Calcaire à polypiers
38
45
Oolithe cannabine
-
-
55
57
Calcaire à polypiers
32
29
Calcaire à entroques
22
26
Oolithes blanches
22
26
Polypiers inférieurs
28
35
Polypiers supérieurs
36
34
27
37
28
26
27
29
27
31
26
23
Calcaire d’Ottange
Oolithe miliaire
supérieure
Viterne
6
Les Meulsons
Gémonville
7
-
Attignéville
Oolithe miliaire
supérieure
Polypiers supérieurs
Polypiers inférieurs
8
La Lavière
(exemples mesurées)
Faciès
Rouvres la Chétive
Calcaire gréseux et à
entroques
Les Vieux Fourneaux
9
Beaufremont
Polypiers supérieurs
Sur Chergodin
page 9
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1
2
3
4
5
6
7
8
100 km
9
page 10
Guide calcaires
III. ELABORATION DES GRANULATS CALCAIRES
L’élaboration des granulats calcaires peut être schématisée selon la figure 5. Toutefois, le process de
fabrication varie d'un site à l'autre. Il est optimisé en fonction du gisement et de l'emploi des matériaux
(dessablage, recompositions granulaires, etc.)
D’une manière générale, on peut citer les étapes suivantes :
Extraction :
Lors de l’extraction, une bonne connaissance du gisement est indispensable notamment pour éviter de
mélanger des matériaux altérés et/ou les marnes aux « bruts ». Cette remarque est valable lorsque les
épaisseurs sont conséquentes. S’il s’agit d’inter-stratifications de faibles épaisseurs, l’extraction sélective est
impossible. Dans ce cas, la constance de la qualité du granulat est recherchée par exploitation simultanée
de toute l’épaisseur du gisement.
Quoi qu’il en soit, les granulats doivent être débarrassés au mieux des produits impropres. Cela commence
par l’enlèvement de la découverte et le curage du front de taille si cela est possible. En fonction de l’état de
consolidation du massif, l’extraction peut être réalisée à la pelle mécanique (par exemple pour les niveaux
altérés comme la « plaquette ») ou par minage pour les parties plus résistantes.
Elaboration des granulats :
Ce qui est extrait du front de taille est nommé « brut d’abattage » ou « brut de tir ». Ce matériau est
transporté à la centrale d’élaboration où il est débarrassé de la fraction argileuse qui l’enrobe : le scalpage.
Dans la région lorraine, l’élaboration des granulats est faite par voie « sèche ». Cela implique que la
production soit faite par conditions météorologiques favorables pour limiter la pollution argileuse des
granulats.
Plusieurs étapes récurrentes peuvent être citées :
Elimination des éléments argileux par pré-scalpage : les principales installations sont les scalpeurs à
barreaux (env. 150 mm) et les scalpeurs à doigts (env. 40 mm). Les refus sur cribles partent pour le
concassage primaire. Les produits de scalpages sont retraités en périodes climatiques favorables
pour en extraire un maximum de roches qui peuvent être réintroduites dans le circuit d’élaboration.
Cela est conditionné par leur propreté. Notons que les matériaux résiduels peuvent être réemployés
en techniques routières avec ou sans traitement à la chaux ou liants hydrauliques (ex : couche de
forme, remblais, accotements, etc.)
Concassage primaire : production de graves 0/20, 0/40, 0/60, etc. qui sont utilisées en l’état (ou bien
dessablées) ou qui partent dans la chaîne suivante d’élaboration. Cette opération de fragmentation
est généralement faite avec un concasseur à mâchoires.
Concassage secondaire et éventuellement tertiaire : en général, le concasseur employé est à
percussion. La volonté de procéder à des concassages successifs est dictée par le niveau de
qualité du produit final qui est imposé en termes de propretés, formes, caractéristiques mécaniques
intrinsèques.
Modalités de stockage :
La qualité des granulats est tributaire des modes de stockage et des reprises [26]. Des dispositions sont à
prendre pour limiter la ségrégation, l’évolution granulaire et la pollution des granulats.
page 11
Guide calcaires
Le tableau suivant (tab.4) peut servir de base pour la mise en stock des granulats.
Tab. 4 : Modes de stockage recommandés
Nature du
matériau
Mode de
stockage
A la sauterelle
A la déverse
(camion
déversant du
sommet du tas
0/d
(sables)
d/D
(coupures serrées)
Risques et
inconvénients
Avantages
1(*)
2
Ségrégation
Pas de circulation
sur le stock
1
1
Au chargeur
(gerbage) muni de
pneus basse
pression
2
3
Stratifié
1
3
Ségrégation,
évolution
granulométrique,
pollution,
contrôles
difficiles,
hétérogénéité des
granulats à la
reprise
Pollution,
ségrégation,
évolution
granulaire
Pollution,
évolution
granulaire,
difficulté de
circulation sur les
stocks
Coût peu élevé
Facilité de
réalisation au
moyen de
matériels courants
Ségrégation très
réduite,
homogénéisation
du matériau à la
reprise, contrôles
facilités
1 : à la rigueur, à défaut d’une autre solution
2 : possible moyennant les précautions nécessaires
3 : recommandé
(*) il faudra mettre en place des moyens pour limiter les effets du vent.
Dans tous les cas, la pollution des stocks sera limitée par un entretien régulier des zones de circulation.
Chargement et transport de bruts de tir
page 12
Guide calcaires
Crible 3 étages :
60 ou 80mm
20 ou 31,5mm
3 mm
Fig. 5 : Schéma de principe de production de granulats calcaires : exemple d’installation et de productions
(2)
0/60
0/80
20/80
BRUT de TIR
Trémie d’alimentation à
barreaux scalpeurs
150mm
(1)
Extraction
0/20
0/31.5
(4)
(6)
Concasseur
primaire à
mâchoires
(3)
Scalpeur à doigts
40mm
MATERIAUX SECONDAIRES
(quelques exemples …)
0/4
0/6
> 150mm
20/40
Produits issus du
primaire
Produits issus du scalpage
Concasseur tertiaire à
percussions
Concasseur
secondaire à
percussions
SCALPAGE
16/20
(5)
0/20
MATERIAUX PRIMAIRES
(quelques exemples …)
0/60
Crible 3 étages :
25 mm
17 et 18 mm
6 mm
6/14
Etc.
MATERIAUX TERTIAIRES
(quelques exemples … )
0/4
Concasseur à
percussion
0/5
22/40
15/22
5/15
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Guide calcaires
(1) Préparation des forages pour tirs de mines
(2) Chargement du « brut de tir »
(3) Déversement dans le scalpeur - cribleur
(4) Schéma d’un concasseur à mâchoires
(5) Détail sur le rotor d’un concasseur à
percussion
page 14
(6) Crible à étages
Guide calcaires
IV. DOMAINES D’EMPLOI
L’emploi des granulats calcaires est présenté ci-après par secteurs d’activité : constructions routières,
assainissement, bétons hydrauliques, autres applications.
Un schéma général permet de situer l’emploi des granulats et matériaux. Cette présentation est suivie de
tableaux qui précisent, par secteurs d’utilisation, les coupures granulaires envisagées, les classifications
requises (XP P 18-545 ou NF P 11-300 [27]), les remarques d’usage et les chantiers de référence s’ils sont
identifiés. Les documents techniques ou normatifs auxquels il convient de se référer sont cités.
Des matériaux sont proposés en terme de granulométrie. Il conviendra de choisir les coupures granulaires
en fonction des règles de l’art mais également en fonction du phasage des travaux pour limiter toutes
discontinuités qui peuvent être sources de désordres ultérieurs (fissuration, tassements différentiels, etc.).
En préambule à cette présentation, il est impératif de retenir que la pérennité des assises de chaussées,
des couches de forme et des remblais routiers, notamment s’ils font appel à des matériaux tendres, sera
nettement améliorée s’ils sont bien protégés des arrivées d’eau (verticales et horizontales). Cela implique un
soin particulier à apporter lors de la réalisation :
La mise en place de dispositifs de drainage de la structure de chaussée (fossés, pentes, drains, etc.)
Imperméabilisation de la structure par les couches de surface
Ces dispositions sont impérativement associées à une mise en œuvre soignée des matériaux (attention à la
ségrégation des produits, qualité du malaxage des produits recomposés, respect des épaisseurs prescrites,
etc.) et à un programme d’entretien régulier des chaussées incluant les dispositifs de drainage. Ces
recommandations sont également valables pour tout autre ouvrage tels que parkings, plate- formes de
stockage, cours, etc.
Enfin, une utilisation renforcée et sérieuse des matériaux calcaires tendres permettra de consolider les
nombreuses connaissances déjà acquises. L’évolution de leur emploi, notamment au regard des classes de
trafic, pourra évoluer car rien n’est figé dans ce domaine. Cette démarche s’inscrit pleinement dans un
contexte de développement durable d’autant que les gisements de calcaires affleurent sur toute la région, et
notamment, au niveau des zones de fortes consommations en granulats.
Compte tenu des réserves foncières de roches calcaire, leur accessibilité et les nombreux emplois possibles
(maîtrisés et envisageables), ces matériaux se positionnent donc comme une ressource « clé » et durable à
l’échelle de la région Lorraine.
Mise en oeuvre de matériaux calcaires
page 15
Guide calcaires
A. EMPLOI DANS LES DOMAINES ROUTIERS ET ASSIMILÉS
Les domaines d’emploi concernant la réalisation de couches de chaussée et les fouilles sont représentés sur la figure (fig. 5). Dans ces deux contextes d’ouvrage, les documents de référence
sont :
- Pour l’utilisation en couche de forme, en remblai, en remblayage de fouilles et remblais contigus aux ouvrages :
le guide des terrassements routiers (1992) [9],
le guide technique de remblayage des tranchées et réfection des chaussées (1994) [10],
Le guide technique Conception et réalisation des terrassements : Fascicule 1 : études et exécution des travaux [33]
- Pour l’utilisation en assises :
Le guide d’application des normes pour le réseau routier national « Assises de chaussées » (1998) [11],
Les normes françaises et européennes produits granulats et GNT : NF EN 13242 [12], NF EN 13285 [13] et XP P 18-545 [14].
Les notes d’information CFTR n° 10[29], 12[30], 13[31] et 15[32]
Fig. 5 : Coupes types d’une chaussée et d’une fouille
Assises de chaussées : MTLH, GNT,
grave bitume. Granularité courantes : 0/6
- 0/14 et 0/20 mm
0/20-0/31.5 + 0/4-0/6
tertiaires propres
Structure de
trottoirs
Couches de Liaison et de Roulement
(non abordé dans ce document)
0/31.5 et
scalpages
Finition
d’accotement
Couche de Base
Couche de Fondation
Remblais de
trottoirs
Plate-forme support
de chaussée
Couche de Forme
Granulométrie en relation avec la
position du matériau dans le corps de la
couche : 40/200 – 0/50 – 0/100.
Fermeture 0/31.5 – 0/20
Remblais
d’accotement
0/60 à 0/31.5
Partie
Supérieure de
Remblais de
fouille
0/40 – 0/60 – 0/150
primaires
Partie
Inférieure de
Remblais de
fouille
Arase de terrassement
Plaquettes de découverte,
brut de tir, 40/200, 0/80,
0/100, 0/150
Enrobage
Remblais
PST
0/20 – 0/40 et granularités d/D
(5/15 – 6/20)
Brut de tir, 30/6030/150-40/200
Cloutage de terrains humides
Lit de pose
0/4 – 0/6 de dessablage (autre
en fonction de la nature et du Ø
de la canalisation
Purges
20/40 – 30/60
Nota : La partie supérieure de remblai correspond à la couche de forme de la
chaussée et la partie inférieure de remblai est assimilable au remblai routier.
page 16
Guide calcaires
B. UTILISATION EN REMBLAIS D’ASSAINISSEMENT OU DE FAIBLES LARGEURS
USAGE
Purge en fond de fouilles
Lit de pose des canalisations.
Enrobage des canalisations.
Partie inférieure des remblais de fouilles
Partie supérieure des remblais de fouilles
PRODUITS
20/40 – 30/60
0/4 – 0/6 de dessablage ou
matériaux d/D sont
envisageables (6/14, 6/20, etc.)
en lit de pose en présence d’eau
Graves : 0/20, 0/40, …
ou matériaux d/D (6/14, 6/20,
etc.) en présence d’eau
0/40 - 0/60 – 0/150
0/60 – 0/31,5 généralement de
concassage primaire
CLASSIFICATION GTR
Les matériaux D2 et D3 conviennent
Les matériaux de catégorie C*,B* et
D conviennent. * : seulement à un état
hydrique compris entre sec et humide, très sec et
très humide exclus
Les matériaux de catégorie C*,B* et
D conviennent. * : seulement à un état
hydrique compris entre sec et humide, très sec et
très humide exclus
Les matériaux de catégorie C*,B* et
D conviennent. * : seulement à un état
hydrique compris entre sec et humide, très sec et
très humide exclus
B1, B3, C1B1, C1B3, C2B1, C2B3,
C1B4, C2B4 après élimination de la fraction
fine 0/d,
D2, D3
REFERENCES
Chantiers diffus
Chantiers diffus
Chantiers diffus
Chantiers diffus
Chantiers diffus
Les précautions d’emploi concernant le compactage, la mise en œuvre et les conditions météorologiques de mise en œuvre sont référencées dans le guide
des terrassements routiers (1992) [9] et dans le guide technique de remblayage des tranchées et réfection des chaussées (1994) [10]. Dans le cas de fouilles
à des niveaux inférieurs à la hauteur de la nappe phréatique, ou bien lorsqu’il existe des arrivées d’eaux diffuses, il faut recourir à des matériaux de type
d/D (d = de l’ordre de 10 à 20 mm et D fonction de la taille de la fouille. Cette disposition sera complétée par l’emploi d’un dispositif limitant le colmatage de
ce matériau. Par extension, ces dispositions sont envisageables dans le cas de fouilles drainantes (avec
ou sans canalisations drainantes). Les précautions d’emploi concernant la dimension maximale D en
fonction des largeurs de tranchées et des diamètres nominaux sont définies dans la norme NF P98-331,
paragraphe 6.2.2.1 [25]. Les calcaires rocheux sont classés en R2 au sens de la norme NF P11-300. Après
élaboration, les sables, graves et gravillons obtenus entrent dans les classes suivantes :
•
Sols Insensibles à l’eau : D2 ou D3
•
Sols graveleux et sableux avec fines : B à l’état hydrique ts (très sec) à th (très humide)
•
Sols comportant des fines et de gros éléments : C à l’état hydrique ts (très sec) à th (très humide).
R
Remblaiement de fouilles Place Stanislas – Nancy
page 17
Guide calcaires
C. UTILISATION EN REMBLAIS ROUTIERS, INDUSTRIELS, CONTIGUS AUX OUVRAGES ET ZONES INONDABLES
USAGE
Cloutage de zones humides et inondables. La
mise en œuvre s’effectue jusqu’à « refus » du
sol au cylindre lisse sans vibration Les
épaisseurs sont généralement supérieures à 50
cm. L’objectif est de repositionner les sols en
classe d’arase AR1 (ou mieux).
Pour les usages routiers, les granularités de
type d/D sont envisageables.
En revanche, pour le domaine du bâtiment, ces
granulométries « d/D » sont à éviter car elles ne
sont pas propices à la réalisation de découpes
précises des tranchées et la « perméabilité » de
ces
matériaux
sont
la
cause
de
surconsommations de béton dans le cas de
fondations notamment. La granulométrie est
Dmax ≤ 150 mm
Remblais contigus aux ouvrages d’art. La taille
des matériaux est fonction de la hauteur du
remblai, la présence de circulation d’eau, de la
qualité
de
l’étanchéité.
Généralement,
l’étanchéité est protégée par la mise en œuvre
de matériaux 0/60 à 0/31,5 mm, quelque soit la
nature du matériau du cœur de remblais
PRODUITS
CLASSIFICATION GTR
REFERENCES
Brut de tir, 40/200 – 30/150 –
30/60
(R2), D3
Chantier LGV à Vandière
(MO : RFF). 200 000
tonnes pour les pistes
d’accès réalisées en zone
inondable.
0/150 – 0/80 – 0/100
40/200 – plaquettes de
découverte
Matériaux généralement
mis en œuvre : (R21 ou
22), D2, D3, C1B3.
Chantiers diffus et de toutes
tailles (privés ou publics)
Granulométries de 40/200 à
0/31,5, Matériaux sableux
B3 et D2
(*)
Chantiers diffus
Les précautions d’emploi concernant le compactage, la mise en œuvre et les conditions météorologiques de mise en œuvre sont référencées dans le guide des
terrassements routiers (1992)[9] et dans le guide technique de remblayage des tranchées et réfection des chaussées (1994) [10].
(*) Pour les remblais contigus aux ouvrages d’art, les matériaux généralement recommandés sont généralement des graves B3 ou D2 peu ou pas sensibles à l’eau et qui
présentent un bon frottement interne et un bon module pressiométrique. Les solutions techniques sont décrites dans le guide [33] à la page 87.
page 18
Guide calcaires
Fondation en rigole dans une couche
de forme calcaire 0/31,5 mm
Cloutage de zones humides
Réglage et compactage
d’une couche de forme
CORPS DU REMBLAI
page 19
Guide calcaires
D. UTILISATION EN REMBLAIS DE TROTTOIRS, FINITIONS D’ACCOTEMENT
Schéma explicatif de la photographie
USAGE
Remblais et structures de trottoirs. Les matériaux
à mettre en œuvre ont un impératif : la propreté.
Ils sont généralement issus de concassage
secondaires voir tertiaires si nécessaire.
Remblais d’accotement et finition d’accotement.
Pour ce type d’ouvrage, le recours à des
matériaux de scalpage peut être un avantage
dans certains cas : ce matériau est apprécié car il
possède naturellement une forte cohésion et
limite le départ de matériaux notamment en cas
de circulation accidentelle de l’accotement.
PRODUITS
CLASSIFICATION GTR
REFERENCES
0/20 – 0/31,5 – 0/4 et 0/6
Matériaux de classes B
« propres »
Chantiers diffus
0/31,5 et scalpages
Les matériaux courants sont
de catégories B et D
Chantiers diffus
Remblaiement de zones piétonnes – Vandoeuvre les Nancy
page 20
Guide calcaires
E. UTILISATION EN COUCHE DE FORME
USAGE
Couche de forme (épaisseurs courantes : 20 à 75
cm). Cette couche de matériaux compactés peut
être traitée ou non traitée. Elle peut être réalisée
avec différentes granularités décroissantes de bas
en haut. On se limitera à D = 50 mm dans le cas
de traitement aux liants hydrauliques. La
granularité doit être choisie en tenant compte
d’impératifs tels que le nivellement (généralement
+/- 3cm), la nature de la couche supérieure (béton
hydraulique, béton bitumineux, GNT, etc.).
PRODUITS
CLASSIFICATION GTR
REFERENCES
0/60 - 0/80 (généralement)
0/150 - 30/150 – 40/200
Fermeture : 0/31,5 – 0/20
Autres : scalpage
Les catégories de matériaux
généralement rencontrées
sont : B31 – C1B31 – C2B31
– D21 – D 31
RD 674 (CG 54)
RD 83 Cerville (CG 54)
Déviation de Maidières (CG 54)
Echangeur A31 Custine (Dir
Est)
RD 331 (CG 54)
En l’état, sans traitement, ils sont utilisables en classe R21. Ils peuvent être employés
en l’état s’ils se positionnent dans les sous classes :
•
B31
•
C1B31 et C2B31 (dans l’hypothèse C2B4, une élimination de la fraction 0/d est
nécessaire pour aboutir à une utilisation en l’état)
•
D21 et D31
Dans les autres cas, un traitement aux liants hydrauliques peut les rendre utilisables.
Une étude en laboratoire doit le démontrer (GTS, 2004 [15]).
Il faut également considérer l’emploi des « scalpages » pour la réalisation de ces
ouvrages sous réserve éventuelle d’un traitement à la chaux vive ou aux liants
hydrauliques.
Couche de forme sur géotextile – Gondreville
page 21
Guide calcaires
F. UTILISATION EN ASSISES DE CHAUSSÉES : GRAVES NON TRAITÉES
USAGE
PRODUITS
Grave non traitées aux liants hydrauliques
(GNT).
0/14 – 0/20
La classification est à faire selon la norme produit NF EN 13285
dans le cadre de l’utilisation des calcaires en GNT sont :
[13].
CLASSIFICATION
Granulats : relèvent de la
norme XP P 18-545 – article
7
REFERENCES
Selon expérience avec les
matériaux calcaires locaux et
note d’info CFTR n°10 [29]
L’avant-propos national reprend les classifications de la NF P 98-125
[16].
Les précautions d’emploi
a - Le malaxage : dans le cas de GNT B, il est conseillé de contrôler l’évolution granulométrique du matériau.
Une augmentation de la teneur en fines entraîne une plus grande absorption d’eau. Dans ce cas il peut être
nécessaire de recaler la teneur en eau en validant la référence OPM sur le matériau produit.
b - Le compactage : on emploiera des faibles énergies de compactage. Pour compenser la création de fines
on privilégiera les courbes creuses (fraction sableuse réduite). Intercaler un cloutage en sommet de couche.
A noter qu’un défaut de propreté (argiles), qui n’est pas directement lié à la nature calcaire du matériau, peut
entraîner du matelassage.
c - La teneur en eau : les calcaires tendres sont plus sensibles à l’eau que d’autres matériaux. Des
difficultés de compactage et des gradients de densité peuvent être rencontrés à des teneurs de mise en
œuvre inférieures de 0,5 à 1% de la Wopm. Même si un excès d’eau peut entraîner du matelassage, cet
excès est souvent préférable à un matériau trop sec.
Les préconisations de la note n°10 du CFTR sont reportées dans le tableau suivant (Tab. 5). Par extension des
dérogations concernant les trafics T3 et T4, une autorisation est faite pour les très faibles trafics T5 :
Mise en œuvre d’une couche d’assise en GNT au finisseur
Tab. 5 : Emploi des GNT à base de granulats calcaires en assises de chaussées selon [29]
Classe de trafic
Couche de base
Couche
fondation
T5
E ou F(*),
(**)
F (**)
T4
T3
D ou E(*)
C ou D(*)
E
D
T2
T1
>T0
Non admis
C
C
Non admis
page 22
Guide calcaires
(*) Lorsque la grave non traitée est caractérisée par l’essai triaxial à chargements répétés et que les performances obtenues satisfont aux exigences requises, des
gravillons de code D peuvent être utilisés pour un trafic T3 et des gravillons de code E peuvent être utilisés pour un trafic T4. Par extension, on peut considérer que les
gravillons de code F peuvent être utilisés pour un trafic T5
(**) Les caractéristiques mécaniques de la catégorie F sont bornées LA ≤ 45 et M.D.E ≤ 55 selon l’expérience locale [17].
Toutefois, il est envisageable que des expériences locales (ayant fait l’objet d’un suivi suffisamment long et concluant) permettent à terme des dérogations autorisant un
glissement vers des classes de trafic supérieures : par exemple : autoriser les matériaux de catégories D en couche de fondation sous trafic T2.
Certaines expériences en France ont montré des phénomènes de montées en cohésion dans des GNT formulées à partir de granulats très tendres. Ces phénomènes
confortent les propositions de surclassements pour faibles trafics proposés dans le tableau 5.
page 23
Guide calcaires
G. UTILISATION EN ASSISES DE CHAUSSÉES : MATÉRIAUX TRAITÉS AUX LIANTS HYDRAULIQUES
USAGE
PRODUITS
CLASSIFICATION
REFERENCES
Selon expérience avec les
Matériaux traités aux liants hydrauliques
Granulats : relèvent de la norme
0/6 – 0/14 – 0/20 – 0/31.5
matériaux calcaires locaux et note
(MTLH).
XP P 18-545 – article 7
d’info CFTR n°10 [29]
Les précautions d’emploi sont identiques à celles exprimées pour les calcaires utilisés en GNT B. On notera la possibilité d’avoir des décollements et des désagrégations
en sommet de couche dus :
•
À la fillerisation du squelette granulaire.
•
À la présence d’eau liée à la présence de fissures
•
Maîtrise de la teneur en eau (si besoin par temps chaud, bâchage des camions et arrosage complémentaire sur site)
Pour éviter ces problèmes, on préconisera :
•
Un épaississement de la couche de roulement
•
Des systèmes anti remontée de fissures (maîtrise du rejet de matériaux lors des découpes de préfissuration : à anticiper pour éviter des singularités)
•
Une meilleure prise en compte de la fillerisation : maîtrise du compactage (puissance faible si granulats tendres) et suivi de l’évolution granulométrique du matériau. Si nécessaire, il
convient d’en tenir compte lors de la formulation en laboratoire.
•
Références de compactage : réf. OPM dans le cas des MTLH de type 1, 2, 4. et pour le type 3, se tenir à une teneur en eau proche du matelassage (exemple des grouine de Meuse).
•
Une mise en œuvre en situation météorologique favorable, et sinon, une recoupe de la partie supérieure.
Les préconisations de la note n°10 du CFTR sont reportées dans le tableau suivant (Tab. 6) :
Tab. 6 : Emploi des MTLH à base de granulats calcaires en assises de chaussées selon [17]
Classe de trafic
Couche de base
Couche fondation
<T3
E
F (**)
T3
D ou E(*)
E ou F(*)
T2
D
E
T1
D
D
>T0
D
D
(*) Des dérogations concernant les trafics T3 et inférieurs à T3 peuvent être envisagées sur la base d’expériences locales suivies dans le temps
(**) Les caractéristiques mécaniques de la catégorie F sont bornées LA ≤ 45 et M.D.E ≤ 55 selon l’expérience locale. Ceci peuvent être corrélés aux travaux de Voirin /
Desmoulin / Lecomte traitant de l’influence des caractéristiques mécaniques intrinsèques des granulats calcaires sur les performances mécaniques des MTLH [18]
page 24
Guide calcaires
Les études de MTLH présentées ci-après pour l’exemple sont issues de
formulations à base de liants hydrauliques routiers (LHR) [19]. Le choix des
LHR par les formulateurs doit se faire sur la base de deux critères :
compatibilité du liant avec le granulats et disponibilité local du produit
hydraulique. D’une manière générale, les LHR qui contiennent une forte
teneur en laitier sont adaptés au traitement des granulats de type calcaire [8].
Détail sur un granulat enrobé d’une pâte de liant hydraulique durcie : qualité de l’adhérence [8]
(photographies de lames minces)
Granulat
Pâte de LH durcie
page 25
Guide calcaires
L’objectif qu’il convient de rechercher pour la recomposition granulaire des formules est le fuseau G1 ou « au plus proche » de
ce dernier (pour les formulations qui relèvent de cette prescription). Le respect de cette disposition permettra d’augmenter la
compacité des produits et donc la stabilité du squelette granulaire.
Pour ce qui concerne les MTLH Routiers de type 3, il faut impérativement veiller à la propreté du sable (essai de valeur au bleu
de méthylène).
Exemples de formulations de MTLH routier types 1 à 3 et performances mécaniques obtenues
•
•
•
•
•
•
Rt
MTLH Routier 1 – 0/31.5 – Oolithe blanche / polypiers - Bajocien (cat : D/E) : 4.5 % de LHR : T3
MTLH Routier 2 – 0/20 – Oolithe blanche / polypiers - Bajocien (cat : D/E) : 3.5 % de LHR : T2 à T3
MTLH Routier 2 – 0/20 – Oolithe miliaire supérieur - Bajocien (cat. F) : 3.5 % et 4.5 % de LHR : T2
MTLH Routier 2 – 0/20 – Oolithe de Jaumont / polypiers supérieurs - Bajocien (cat. F) : 3.5 % de LHR : T3
MTLH Routier 3 – 0/6 – Polypiers inférieurs / supérieurs – Bajocien : 5.5 %de LHR : T3
MTLH Routier 3 – 0/6 – Oolithe de Jaumont / polypiers supérieurs - Bajocien : 5 % de LHR : T3
Rappel de la notation selon la norme des NF EN 14227-5 relative aux mélanges traités aux liants hydrauliques routiers [20] :
MTLH : matériau traité au liant hydraulique
Type 1 : mélange à granulométrie 0/31,5 bornée par un fuseau normatif, type 2 : mélange granulaire avec spécification de
compacité (granulométrie 0/10 à 0/20), type 3 : mélange sableux avec spécification d’IPI et type 4 : mélange dont la
granularité est déclarée par le fournisseur.
Catégories mécaniques : la norme envisage 5 catégories pour la classification mécanique des MTLH : T0 à T5. Il s’agit de
« fuseaux » mécaniques ; Le positionnement d’un mélange durcis est déduit graphiquement après mesure à 360 jours des
grandeurs « Rt » (résistance à la traction directe) et « E » (module d’élasticité). Des travaux relatifs aux coefficients de
correspondances permettant d’estimer les performances à 360 jours sur la base de mesures faites à 60 jours ont montré la
spécificité des mélanges à base de granulats à caractère basique tels que les calcaires lorrains [21]. Ils ont permis d’affiner
les coefficients proposés par la norme NF EN 14227-5
E
Diagramme de classification des
MTLH selon Rt et E – NF EN 14227-5
De nombreux chantiers routiers ont été faits depuis que l’exploitation des calcaires lorrains s’est industrialisée. Un listing de
réalisations exhaustif est impossible à établir, il convient ici de faire état de quelques réalisations majeures qui sont analysées
dans l’ouvrage « utilisation des granulats calcaires tendres en assises de chaussées » [17] ou bien issues de références du
Réseau Scientifique et Technique ou dans les Entreprises. (données de trafics de 2006, toutes voies confondues : CETE Est).
•
•
•
•
•
•
•
RN 4 à Saulx (grave laitier – granulats E) – Dir Est (4838 PL/jr : Trafic > T0) : Couche de fondation
RN 4 à Void (grave laitier – granulats E) – Dir Est (4838 PL/jr : Trafic > T0) : Couche de fondation
RD 964 dans la Meuse (grave ciment de type T2 – granulats F) – CG 55 (4522 véh/jr) : Couche de base
Autoroute A4 (Grave laitier – granulats F) – Sanef : couche de fondation
RN 4 à Pagny sur Meuse (sable traité au liant hydraulique 0/10) – Dir Est (4838 PL/jr : Trafic > T0) : Couche de fondation
A31 à Toul (Grave laitier – granulats E) – APRR(9691 PL/jr) : Couche de fondation
Liaison A31 – A 330 : D 331 (sable traité au liant hydraulique 0/6 de type D) – CG 54 : couche de fondation
Couche de fondation en grave laitier –
A31 – Prélèvement effectué en 2005
(document d’Entreprise)
page 26
Guide calcaires
Tableau de chantiers de références ayant fait l’objet d’un suivi rigoureux.
Gisement
Lieu ou
producteur
Localisation du chantier
Département
Travaux
Site
Trafic
Nature
Couche
concernée et
épaisseur de
mise en œuvre
Produits
Date de
réalisation
Carrière de Tilly
sur Meuse.
Grouine :
altération des
calcaires de
Creuë
(oxfordien
inférieur).
Carrière
Prodical.
Calcaire à
grains fins
(oxfordien
moyen).
Meuse
RD 964 PK
74,4 – 76 entre
Génicourt sur
Meuse et Dieue
sur Meuse
T2 initial.
Un comptage a
été réalisé en
2006 : 4522
véhicules / jour
toutes voies
cumulées
Renforcement
de chaussée
Couche de base
sur 20 cm.
Septembre
1973
Meuse
Déviation de la
RN 4 au droit
de Pagny sur
Meuse.
Chaussée Sud.
PR 58 –
59+800 (sens
Paris Nancy)
TO initial –
Actuellement
T0-TS :
un comptage a
été réalisé en
2006 : 4838
poids lourds /
jour toutes
voies cumulées
Création d’une
déviation
Couche de
fondation sur 27
cm.
Dispositifs
complémentaires :
anti remonté de
fissure Armaco et
préfissuration
Craft.
Juin 1995
Site d’emprunt
d’Harmonville.
Oolithe miliaire
supérieure
(bajocien
supérieur)
Vosges
A31
Section
Gémonville –
Toul. PR
199+671 à PR
227+691
T2 initial.
Actuellement,
trafic > TO : un
comptage a été
réalisé en
2006 : 9691
poids lourds /
jour toutes
voies cumulées
Création d’une
autoroute
Couche de
fondation sur 22
cm.
1984 à 1985
Nature
Formulation
Quantité
Grouine traitée
au ciment.
Granulats de
catégorie F
pour une
spécification
initiale de
catégorie D
Calcaire de
catégorie F
(LA=50 et MDE
= 70) traité au
liant
hydraulique.
Spécification
initiale :
granulats de
catégorie D.
Calcaire de
catégorie E et
très sensible au
gel (LA=27 et
MDE = 37 et Ig
102 à 111).
Spécification
initiale :
granulats de
catégorie D.
MTLH type 2
Grouine 0/10
6% CLK.
Classement
mécanique du
mélange durci :
T2/T3
5000 tonnes
MTLH type 3
66% grav. 2/10
30% sab. 0/10
4% ARC GS
Classement
mécanique du
mélange durci :
T4 et non gélif
(altération #
5%)
MT Laitier
50% grav. 6/25
34% sab. 0/6
15% LG
1% CLK 45
A 90 jours : Rt =
1,22 MPaet E =
24GPa.
Altération au
gel : pas
d’altération
significative
8000 tonnes
Env. 270000
tonnes de grave
laitier soit
environ 230000
tonnes de
granulats
calcaires.
(+ les BAU en
GNT calcaire =
env 80000
tonnes)
page 27
Guide calcaires
H. EMPLOI EN BÉTONS HYDRAULIQUES
H.1.
Emplois des matériaux
Les textes de référence liés à l’emploi des granulats pour les techniques de bétons hydrauliques sont : NF EN
12620 [22] et XP P 18-545 article 10 [14] .
La norme principale relative aux bétons hydrauliques est : NF EN 206-1 [23]
La raréfaction et, dans certains cas, l’éloignement des ressources alluvionnaires siliceuses ont rendu
nécessaires les formulations de bétons hydrauliques intégrant des granulats calcaires.
Les études techniques et réalisations menées depuis plusieurs années ont démontré la faisabilité de cette
solution. Ces travaux ont fait l’objet d’une partie du programme d’études « Materloc Calcaire » qui a débouché
sur de nombreuses publications de la part du RST, Universités, Entreprises, etc.
Certains calcaires concassés peuvent être utilisés pour la réalisation de bétons courants. En France, de
nombreuses régions ont recourt aux granulats calcaires (concassés ou alluvionnaires) pour la réalisation de
bétons hydrauliques.
Après études de formulations, des bétons hydrauliques de catégories jusqu’à C40/50 peuvent être réalisés
avec des granulats concassés calcaires lorrains. Citons pour l’exemple les travaux de A. Lecomte, L. Masson et
A. Rémillon en 1995[24]
H.2.
Photographie d’une éprouvette 16x32 réalisée à l’aide d’un
tomodensitomètre (Scanner médical) sur une éprouvette de béton épuisée en
compression simple. La fissure circulaire est le bord du cône de compression.
Cette fracture passe indifféremment dans le mortier et dans les grains de
roches ce qui indique une très bonne adhérence entre ces deux phases.
L’éprouvette testée a été réalisée avec un calcaire du bajocien (site de
Viterne) et ciment de type CEM III. [22]
Précautions et recommandations
Dès lors que les caractéristiques intrinsèques et de fabrication des granulats respectent la norme relative aux
granulats pour bétons hydrauliques, ces matériaux sont totalement assimilables aux matériaux traditionnels et
peuvent donc être employés dans la formulation de bétons.
Photographie d’une éprouvette 10x10 sollicitée en compression
diamétrale : le plan de fracture est parfaitement généré par les lignes de
28 de
contrainte. La rupture par traction indirecte est « en masse page
» : pas
déchaussement. (Granulats issus de la carrière de Jaillon pour études
d’adhérences mortier / liants hydrauliques). [22]
Guide calcaires
Deux points doivent toutefois être soulignés :
• La maniabilité et le comportement à l’état frais des bétons à base de granulats calcaires concassés, différents de ceux des bétons traditionnels, doivent être mis en
adéquation avec le type d’ouvrage à réaliser. Le mélange avec des fractions granulaires alluvionnaires roulées et/ou l’emploi d’additifs constituent des solutions pour
augmenter et maintenir l’ouvrabilité des bétons « calcaires » (dans le cas de bétons prêts à l’emploi (BPE) notamment).
• Compte tenu de la variabilité des gisements de calcaires lorrains disponibles, une attention toute particulière doit être menée quant à la validation des gravillons en
matière de résistance au gel et également quant à la validation des sables et gravillons calcaires en matière d’absorption d’eau. L’examen de la régularité de ces
caractéristiques dans le temps est impératif.
L’emploi de bétons hydrauliques contenant des granulats calcaires concassés lorrains n’est pas une initiative récente. Durant, ces dix dernières années, des ouvrages ont
été réalisés avec succès. Le tableau 7 présente quelques-unes de ces réalisations.
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Guide calcaires
H.3.
Exemples de formulation
En 1996, le département des Vosges a procédé à la réfection d’un ouvrage d’art de petite taille (RD 3 à Fruze – commune de Soulosse). Le tablier et les piles ont été
réalisés avec une formulation mixte : alluvionnaire (sable siliceux 0/4) et massif (0/6 et 6/20 calcaire). 120 m3 ont été employés pour ces travaux. Autre exemple : GBA –
muret de séparation pour le compte de APRR en 2004 : formulation mixte en 0/4 alluvionnaire de Moselle et 6/20 calcaire d’Attignéville et CEM III/B 32.5. Pour cette
formule, les performances mesurées à 28 jours s’élèvent jusqu’à 52 MPa. Dans cet exemple, avec un dosage en ciment ordinaire, on obtient des performances
mécaniques équivalentes à celles que l’on mesure sur des formulations à base de granulats de Moselle.
Tab. 7 : Exemples d’ouvrages réalisés avec des bétons mixtes.
Bétons formulés à partir de granulats calcaires concassés lorrains et de sable alluvionnaire de la Moselle
Année
Maitre d'ouvrage
Chantier
Nature
Ouvrage
Quantité
2007
C.A.L. (Coopérative
Agricole Lorraine)
Chatenois (88)
Silos à grains
812 m3
2007
EoleRès
Silos
Eoliennes
2007
2006
2006
Cne de Maxey-sur-Meuse
C.A.L.
Ets Etienne
Chatenois (88)
BonnetHoudelaincourt (55)
Maxey sur Meuse (88)
Begnécourt (88)
Dompaire (88)
Fondations - Voiles
Dallage
Dallage
Massifs de fondations
2004-2005
Ville Neufchâteau
Neufchâteau (88)
Voirie
Silos à grains
Bâtiment Industriel
Voiries extérieures
STEP
2004
2002-2003
SAPRR
Ville Neufchâteau
A31 (district Châtenois)
Neufchâteau (88)
Pôle Culturel
1999-2000
Gaz de France
Neufchâteau (88)
Morelmaison (88)
1998
et 2003
1996
Cne de Gelvécourt
Gelvécourt (88)
Département des Vosges
Soulosse - Fruze (88)
Pôle Culturel
Station de
compression
Réfection OA
Voirie rurale en béton
Fondations - Dallage
Dallage intérieur
Voiries en béton
Fondations - Dallages
Voiles banchés
glissières GBA
Fondations - Voiles
Dallage
Pieux
Fondations - MassifsVoiles - Dallages
Voiries rurales en béton
Tablier - Piles
227 m3
2 661 m3
327 m3
1 050 m3
422 m3
1 013 m3
1 600 m3
3 723 M3
1 238 m3
1 013 m3
340 m3
2 649 m3
200 m3
120 m3
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Guide calcaires
I. AUTRES EMPLOIS
I.1.
Masques poids – Masques drainants
Exemples de granulométries courantes : 30/150 – 30/60 (attention aux contraintes liées au gel : F2 souvent requis)
Exemples d’ouvrages :
Bretelle A31 à Custine (DIR EST)
15 000 tonnes
Voie d’Amezules (CG 54)
30 000 tonnes
I.2.
Blocs calcaires
Dimensions courantes : de 200 à 1000 kg
Emplois : protection de berges, maintiens de talus, délimitation de zones, variations de seuils
de cours d’eau
Exemples d’ouvrage :
Travaux sur la Meurthe à Jarville-la-Malgrange (MO : VNF) : 6 000 tonnes de blocs
300/500 kg
Protection de berges : blocs de calcaires oolithiques
I.3.
Chemins forestiers
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Guide calcaires
ANNEXE 1
Références bibliographiques du document
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
BRGM - Synthèse géologique du bassin de Paris – Atlas - Mémoire du BRGM n° 102 – 1980
BRGM - Synthèse géologique du bassin de Paris – Mémoire du BRGM n° 103 – 1980
BRGM - Carte Géologique de la France au 1/1000000e – extrait - 2003
MASSON - Guides géologiques régionaux – Lorraine Champagne – J. Hilly / B. Haguenauer –
1979
MASSON – Dictionnaire de géologie – 4ième édition – A. Foucault / J-F Raoult – Février 1995
AFNOR – NF EN 1097-2 – Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques
des granulats - Partie 2 : méthodes pour la détermination de la résistance à la fragmentation –
Octobre 1998
AFNOR – NF EN 1097-1 – Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques
des granulats - Partie 1 : détermination de la résistance à l'usure (micro-DEVAL) – Novembre
1996
THESE – Utilisation des calcaires du bajocien lorrain en techniques routières – J. Voirin – UHP
Nancy 1 – Juin 2004
LCPC Sétra – Guide technique. Réalisation des remblais et des couches de formes – Septembre
1992
Sétra – Guide technique. Remblayage des tranchées et réfection des chaussées – Septembre
1994
Sétra – Assises de chaussées – Guide d’application des normes pour le réseau national - 1998
12 AFNOR – NF EN 13242 - Granulats pour matériaux traités aux liants hydrauliques et matériaux
non traités utilisés pour les travaux de génie civil et pour la construction des chaussées – Août
2003
13 AFNOR – NF EN 13285 – Graves non traitées - Spécifications – Mai 2004
14 AFNOR – XP P 18-545 – Granulats – Eléments de définition, conformité et codification – Février
2004
15 Sétra LCPC – Guide technique - Traitement des sols à la chaux et / ou aux liants hydrauliques.
Application à la réalisation des remblais et des couches de forme - 2000
16 AFNOR – NF P 98-125 – Assises de chaussées – Graves non traitées – Méthodologie d’étude en
laboratoire – Novembre 1994
17 LCPC – Utilisation des granulats calcaires tendres en assises de chaussées – V. Lédée / M.
Boutonnet / J-J. Chauvin / C. Cimpelli / H. Havard / R. Hiernaux – Juin 2005.
18 BLPC n° 254 - Classification des GTLH calcaires et propriétés intrinsèques des gravillons - J.
Voirin, D. Desmoulin et A. Lecomte - 2005
19 AFNOR – NF P 15-108 – Liants hydrauliques - Liants hydrauliques routiers - Composition,
spécifications et critères de conformité – Décembre 2000
20 AFNOR – NF EN 14227-5 – Mélanges traités aux liants hydrauliques – Spécifications - Partie 1 :
Mélanges traités au liant hydraulique routier – Février 2005
21 BLPC n° 231 – Prévision de la résistance à long terme de mélanges routiers traités aux liants
hydrauliques – J. Voirin, D. Desmoulin et A. Lecomte - 2001
22 AFNOR – NF EN 12620 - Granulats pour bétons – Août 2003
23 AFNOR – NF EN 206-1 – Béton – Partie 1 : spécification, performances, production et conformité
– Avril 2004
page 32
Guide calcaires
24 ANNALES DE L'INSTITUT TECHNIQUE DU BATIMENT ET DES TRAVAUX PUBLICS n° 539, 124-Formulation de bétons courants avec des granulats calcaires lorrains 0/6 et 6/20- A. Lecomte,
L. Masson, A. Rémillon - 1995.
25 AFNOR – NF 98-331 - Chaussées et dépendances - Tranchées : ouverture, remblayage,
réfection– Février 2005
26 Sétra LCPC – Stockage des granulats – Aires de stockage – Guide technique – mars 1981
27 AFNOR – NF P 11-300 - Exécution des terrassements - Classification des matériaux utilisables
dans la construction des remblais et des couches de forme d'infrastructures routières –
septembre 1992
28 APC Analyses – Rapport de synthèse bibliographique des travaux de l’Association Materloc
Calcaire – L. Ferreira, M. Bondant – 1999
29 CFTR – Aide au choix des granulats pour chaussées basé sur les normes européennes - note n°
10 – janvier 2005
30 CFTR – Mise en application de la nouvelle norme Grave Non Traitée NF EN 13285 – note n° 12 –
mai 2006
31 CFTR – Application des nouvelles normes NF EN 14227 – Parties 1, 2, 3 et 5 : mélanges traités
aux liants hydrauliques – Spécifications – note n° 13 – Mai 2006
32 CFTR – Application des nouvelles normes Assises de chaussées NF EN 14227 – Parties 10, 12,
13 et 14 - mélanges traités aux liants hydrauliques – spécifications – note n° 15 – Juillet 2007
33 Sétra - Guide technique Conception et réalisation des terrassements : Fascicule 1 : études et
exécution des travaux – Mars 2007
page 33
Guide calcaires
ANNEXE 2
Abréviations courantes
MTLH
Matériau traité au liant hydraulique
GNT
Grave non traitée
D
Taille maximale des grains d’une distribution granulaire (en mm)
d
Taille minimale des grains d’une distribution granulaire (en mm)
LA
Coefficient Los Angeles
MDE
Coefficient MDE
GTR
Guide des terrassements routiers
VNF
Voies navigables de France
LHR
Liant hydraulique routier (ou HRB)
LCPC
Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
Rt
Résistance à la traction directe (en MPa)
E
Module d’élasticité (en MPa)
RST
Réseau Scientifique et Technique
Sétra
Service d’Etudes sur les transports, les routes et leurs aménagements
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