Comportement thermo-hydro-mécanique et durabilité des bétons de sol : influence des paramètres de formulation et conditions d'exposition.

L'amelioration des sols est a l'origine une solution economique pour rendre un sol constructible, notamment par rapport aux methodes de fondations profondes utilisant des pieux. L'amelioration de la comprehension du comportement du materiau provenant de soil-mixing ou jet-grouting connait un interet grandissant. Ces deux procedes consistent a melanger le sol en place avec un liant hydraulique afin de former des colonnes ou des panneaux en "beton de sol". Les fondations speciales ont connu ces dernieres decennies un franc succes aux Etats-Unis, au Japon et dans les pays Scandinaves. En Europe les nouvelles priorites, pour la plupart liees a l'environnement, au cout de la construction et a la valorisation des materiaux encouragent les industriels a contribuer au developpement technologique de la discipline. Certains procedes de melange paraissent desormais suffisamment sophistiques pour assurer la realisation d'elements structuraux tels que les fondations et les soutenements.Contrairement aux materiaux prefabriques, a cause des incertitudes liees a l'heterogeneite des sols, aux conditions environnementales et a la qualite du malaxage sur chantier, il reste toutefois difficile de predire les proprietes du materiau obtenu. Un manque de regles et de recommandations semble egalement assez flagrant. Pour repondre au besoin de prediction et de fiabilisation performantielle des betons de sol l'objectif des travaux de these etait donc d'etudier l'influence des parametres de formulation sur les proprietes physiques et mecaniques du materiau. Les fortes quantites d'eau de gâchage necessaires a l'obtention d'une consistance de BAP et la faible granulometrie des sols limitent les caracteristiques mecaniques de ces betons. De par leur composition, les betons de sol sont donc particulierement sensibles au retrait de dessiccation et l'importante porosite de ces materiaux les aussi rend plus vulnerables aux agressions chimiques. L’objectif ultime des travaux de recherche etait donc de determiner des parametres pour une meilleure visibilite de la duree de vie des ouvrages en beton de sol.L'approche beton suivie au laboratoire a consiste a etudier differents betons de sol composes de sols "artificiels", d'un ciment CEM III/C, et avec un rapport E/C efficace constant. L'etude parametrique met en evidence un pourcentage volumique d’argile dans le sol au-dela duquel la resistance diminue et la rigidite du materiau peut poser probleme pour certaines utilisations structurelles. Les gains de resistance et de rigidite associes a l'augmentation du dosage en ciment sont egalement quantifies. Les resultats montrent que l'endommagement par chargement mecanique depend surtout du dosage en ciment. A partir des resultats experimentaux, des relations mathematiques sont proposees pour la phase de dimensionnement. Divers essais de vieillissement accelere permettent de definir des seuils pour les indicateurs de durabilite (porosite et la permeabilite a l'eau). L'analyse de la microstructure du materiau montre aussi l'importance de l'interface pâte-granulat et a permis d'identifier certains mecanismes de degradation en lien avec les conditions d'exposition. Enfin, ce travail est complete par une etude du comportement a haute temperature.