Wikigeotech:Limites d'Atterberg

Les limites d'Atterberg sont des teneurs en eau caractéristiques des sols fins permettant entre autre d'établir leur classification et d'évaluer leur consistance. Ces valeurs de teneurs en eau permettent de caractériser également les différents états des sols : liquide, plastique, solide et solide sans retrait de ces matériaux. Cet un essai relativement long à réaliser (plus de deux jours en général et la durée augmente avec la proportion d'argile). Bien que rudimentaire dans sa préparation, les résultats obtenus sont répétables et reproductibles.
Les limites d'Atterberg comprennent :

la limite de liquidité w_L (NF P94-051^[1] ou -052-1^[2])
la limite de plasticité w_P (NF P904-051^[1])
la limite de retrait (w_R (XP P94-060-1^[3]

L'indice de plasticité (I_P) correspond à l'écart entre la limite de liquidité et la limite de plasticité. Pour toutes les teneurs en eau comprises entre ces deux bornes, le matériau sera dans un état plastique. Plus l'écart est grand, plus la plasticité du sol est élevée.

$ I_P = w_L - w_P $

Plus la teneur en eau naturelle du sol se rapprochera de la limite de plasticité et meilleure sera sa consistance. En s'éloignant de la limite de plasticité, le matériau s'humidifie et sa consistance diminue. Il ne faut pas confondre la consistance et la plasticité.

$ Ic = (w_n_a_t - w_P) / I_P $

Description du mode opératoire

Ces essais se réalisent sur un mortier de sol composé de la fraction granulométrique 0/400 µm. Pour cela, l'échantillon homogénéisé de départ est au préalable humidifié dans un bac. La quantité de sol initial est environ de 200x le diamètre en mm des plus gros éléments (Dmax).
Une fois le matériau ameubli il est tamisé sous eau au tamis de 400µm dans un bac de récupération suffisamment grand (photo 1).
Il faut ensuite laisser le mélange décanter pour éliminer l'excès d'eau (photo 2). Dès que l'eau devient claire, une première étape peut consister à siphonner l'excédent (photo 3). Pour réduire ensuite plus finement la quantité d'eau, un passage à l'étuve à des températures inférieures à 50°C peut être réalisé (photo 4). On peut également laisser évaporer doucement jusqu'à atteindre la teneur en eau la plus proche de la liquidité. Il convient d'être très vigilant afin de ne pas sécher de trop le matériau et qui obligera à recommencer l'opération. Après séchage, le mortier est récupéré et malaxé sur une table en marbre pour homogénéiser autant que possible la pâte et éliminer les éventuelles boulettes qui auraient pu se former. Ce mélange doit être le plus lisse possible (photo 5).
Le mortier est enfin prêt pour commencer les essais.

1-récupération de la fraction 0/400 µm

2-décantation du mélange sol-eau

3-élimination du surplus d'eau par siphonnage de l'eau claire

4-séchage fin à des températures inférieures à 50°C

5-homogénéisation par malaxage à la truelle du mortier

Les limites sont réalisées sur une plaque de marbre poreux ce qui aide à faire baisser doucement les teneurs en eau du matériau.

détermination de la limite de liquidité

Il existe deux méthodes pour définir la teneur en eau correspondant à la limite de liquidité :

l'essai à la coupelle de Casagrande (NF P94-051^[1])
l'essai au cône de pénétration (NF P94-052-1^[2])

détermination de la limite de plasticité

La limite de plasticité est définit par application de la norme NF 94-051^[1] . Le matériau est roulé sous la forme d'un petit rouleau plein (ou boudin) d'environ 3 mm de diamètre. Ce boudin est progressivement asséché en frottant le matériau entre la plaque de marbre et un patin poreux (souvent en bois) (photo 6). Lorsque le rouleau n'est plus plastique, il devient alors cassant (photo 7). L'essai est arrêté car la teneur en eau à ce moment correspond à la limite de plasticité.

6-le mortier est roulé sous la forme d'un petit boudin plein et progressivement asséché en le roulant entre le marbre et la plaque de bois

7-la teneur en eau diminuant, le boudin se casse à la teneur en eau correspondant à la limite de plasticité : les morceaux de boudin sont alors immédiatement pesés

détermination de la limite de retrait

8- vue d'une coupelle et d'un échantillon de sol sec : on distingue nettement la diminution de volume horizontale et verticale

le mortier de sol est mis dans une coupelle métallique puis asséché doucement à l'étuve (température inférieure ou égale à 50°C) jusqu'à ce que le volume de sol sec ne varie plus. On atteint alors le volume minimal que le matériau peut avoir après dessiccation (photo 8). Si les teneurs en eau continuent de baisser, le volume ne varie plus. Le volume est en général évalué à l'aide de mercure. L'essai n'est valable que si le retrait n'entraîne pas de fissuration dans l'échantillon.

Références

↑ ^1,0, ^1,1, ^1,2 et ^1,3 AFNOR. 1993. NF P94-051 "Sols : Reconnaissance et Essais – Détermination des limites d’Atterberg – Limite de liquidité à la coupelle – Limite de plasticité au rouleau."
↑ ^2,0 et ^2,1 AFNOR. 1995. NF P94-052-1 "Sols : Reconnaissance et Essais – Détermination des limites d’Atterberg – Partie 1 : Limite de liquidité – Méthode du cône de pénétration."
↑ AFNOR. 1997. XP P94-060-1 "Sols: Reconnaissance et Essais - Essai de dessiccation - Partie 1 : Détermination conventionnelle de la limite de retrait sur le passant à 400 µm d'un matériau.é

[A-0] 1,0, ^1,1, ^1,2 et ^1,3 AFNOR. 1993. NF P94-051 "Sols : Reconnaissance et Essais – Détermination des limites d’Atterberg – Limite de liquidité à la coupelle – Limite de plasticité au rouleau."

[B-1] 2,0 et ^2,1 AFNOR. 1995. NF P94-052-1 "Sols : Reconnaissance et Essais – Détermination des limites d’Atterberg – Partie 1 : Limite de liquidité – Méthode du cône de pénétration."

[2] AFNOR. 1997. XP P94-060-1 "Sols: Reconnaissance et Essais - Essai de dessiccation - Partie 1 : Détermination conventionnelle de la limite de retrait sur le passant à 400 µm d'un matériau.é

[1]

[2]

[3]