A contribution to the study of lateritic soils from Senegal and Brazil

Cette étude porte sur les matériaux graveleux latéritiques utilisés dans de nombreux pays pour la construction des couches de fondation et de base des chaussées routières. Au Sénégal, les matériaux sont sélectionnés par référence aux règles du CEBTP de 1972, révisées en 1980. Les graveleux latéritiques doivent respecter des fuseaux granulométriques avant ou après compactage. Des conditions sont aussi imposées à l'indice CBR, à l'indice de plasticité et à l'optimum Proctor. Les recherches présentées dans ce rapport concernent différentes questions :- quel est l'effet du compactage à différentes énergies sur la fragmentation des particules solides et la modification de la courbe granulométrique ? Comment en tenir compte dans la sélection des matériaux et donc leur classification ? Comment se comportent ces matériaux dans les chaussées sous l'effet du compactage à la mise en œuvre puis de la circulation ?- peut-on trouver une corrélation entre l'indice CBR et les paramètres granulométriques ou géotechniques du sol ? Les corrélations sont-elles valables pour tous les sites ou seulement à l'échelle d'une carrière ?- comment réagit le sol graveleux latéritique lorsqu'on le mélange avec un autre matériau dépourvu de particules fines pour améliorer sa plasticité et sa résistance ?- comme une partie des recherches a eu lieu au Brésil, le rapport compare les procédures expérimentales utilisées au Brésil et au Sénégal. La pertinence de l'utilisation des coefficients de fragmentabilité et dégradabilité, introduits dans la classification des sols latéritiques de Rodrigues et al. pour caractériser l'évolution des graveleux latéritiques, a été évaluée par des essais de laboratoire sur le matériau de la carrière de Lam-Lam et le même matériau mis en œuvre en couche de base sur deux routes du Sénégal. Le coefficient de dégradabilité ne différencie pas les matériaux et le coefficient de fragmentabilité semble être un meilleur paramètre. L'étude de l'évolution des classes granulaires des latérites de deux carrières du Sénégal et deux carrières du Brésil sous compactage CBR confirme l'importance de la fragmentation des particules les plus grandes et le décalage des courbes granulométriques vers les sols plus fins, mais ces changements dépendent de la nature des latérites testées. Il en résulte que l'étude des matériaux graveleux latéritiques doit continuer de se faire à l'échelle de la carrière. La méthode de régression linéaire multiple a été appliquée à la prévision de l'indice CBR des matériaux prélevés dans deux carrières sénégalaises (40 prélèvements à Sindia et 46 à Dougar). Cette étude a montré que l'on peut trouver des approximations acceptables à l'échelle de chaque carrière pour calculer l'indice CBR à partir des courbes granulométriques et à partir de six paramètres choisis pour leur influence potentielle sur cet indice : le passant au tamis 80µm, les caractéristiques de courbure et d'étendue de la courbe granulométrique, l'indice de plasticité et les caractéristiques Proctor. Mais les formules établies sur un site sont inadaptées à la prévision de l'indice CBR sur d'autres sites, ce qui confirme que les analyses doivent se faire à l'échelle de la carrière. La lithostabilisation des latérites de Lam-Lam et de Sindiapar mélange avec 30% et 10% de sable de KeurMassar pour abaisser leur indice de plasticité naturel a eu l'effet attendu sur la plasticité, tout en respectant les critères granulométriques. Mais l'effet de l'ajout du sable sur l'indice CBR est inattendu et devra être étudié : diminution pour la latérite de Lam-Lam et augmentation pour la latérite de Sindia. La comparaison des normes françaises et brésiliennes a montré que, malgré de légères différences, les résultats sont globalement équivalents. La plus grande différence concerne l'indice CBR, qui est déterminé avec des énergies de compactage différentes et donne des résultats plus faibles au Brésil. Mais les conditions imposées aux matériaux sont adaptées à ces valeursThis study is devoted to the gravelly lateritic soils used in many countries as foundation and base layers of road structures. In Senegal, road materials are selected according to the CEBTP 1972 rules, which were revised in 1980. Lateritic gravel grain size curves must lay between lower and upper limit curves before or after compaction. Additional conditions are put on CBR index, plasticity index and modified Proctor optimum. The researches presented in this report concern various aspects of the use of lateritic soils:- what is the influence of compaction at different energy levels on the fragmentation of solid particles and the changes in the grain-size curve? How can particle fragmentation be taken into account in the selection and classification of materials? What is the behaviour of lateritic gravels in road pavements once they have been compacted then submitted to traffic?- can a relation be found between CBR index and grain size curve and other geotechnical properties of the soil? Are correlations valid for all sites or only for a particular quarry?- what is the evolution of a gravelly lateritic soil when it is mixed with another material without fines to improve its plasticity and resistance?- since part of the research was made in Brazil, experimental procedures used in Brazil and Senegal, where French standards are used, are compared. The relevance of fragmentability and degradability coefficients, which are used in the classification for lateritic soils proposed by Rodriguez et al., to characterize the evolution of lateritic gravels was assessed by means of laboratory tests on samples from Lam-Lam quarry and samples of the same material taken from the base layer of two roads sections in Senegal. The degradability coefficient does not differentiate the materials and the coefficient of fragmentability seems to be a better parameter. The evolution of granular classes of laterites taken from two quarries in Senegal and two quarries in Brazil, which were submitted to CBR compaction, confirms the importance of the fragmentation of the bigger particles and the shift of grain size curves towards finer soils, but these changes depend on the nature of the tested laterites. As a consequence, the study of gravelly lateritic materials must still be done at the scale of a quarry. Multilinear regression techniques were applied to the prediction of CBR index of materials taken from two Senegalese quarries (40 samples from Sindia quarry and 46 from Dougar quarry). It was shown that acceptable approximations can be found for each quarry to calculate CBR index from grain size curves, on one side, and from the values of six parameters, which were deemed to influence the CBR index value: mass percentage of particles finer that 80µm (C0,08mm), curvature and extension coefficients of the grain size curve (CUL et CCL), plasticity index (IP) and Proctor characteristics (wOPM et ρdOPM). Nevertheless, the formula established for a given site cannot be used for predicting CBR index on another site. This confirms that analyses should be made at the scale of a quarry. Lithostabilisation of Lam-Lam and Sindia laterites by adding 30% and 10% of sand from KeurMassar quarry, which aimed at reducing the plasticity index of these laterites, had the expected effect on plasticity, while conforming to granularity criteria. But the addition of sand on CBR index had contradicting effects, which should be further studied: decrease of CBR index for Lam-Lam laterite and increase of CBR index for Sindia laterite. The comparison of French and Brazilian standards showed that, despite slightly differing procedures, the results are globally equivalent. The biggest difference concerns CBR index, which is determined using different compaction energies and yields smaller values in Brazil. But the conditions put on materials are adapted to these value