Investigating the thermo-hydro-mechanical properties of lime-treated fine-grained soils

Le traitement à la chaux est une technique qui améliore considérablement la maniabilité et le comportement mécanique des sols à problèmes. Cependant, la durabilité de ce traitement dans les ouvrages en terre sur le long terme représente un enjeu important pour leur stabilité. En outre, la procédure de mise en place, et par conséquent, la taille des agrégats qui en résulte, est un paramètre essentiel qui peut influencer le comportement des sols traités à la chaux utilisés dans le domaine de la construction d’ouvrages. Ce travail de thèse vise à étudier le comportement thermo-hydro-mécanique des sols traités à la chaux, et plus particulièrement les effets du temps de cure et de la taille des agrégats. Des échantillons de sols limoneux et argileux traités à la chaux ont été préparés avec des agrégats de différentes tailles puis soumis à des temps de cures plus ou moins longs. Ces matériaux ont ensuite été étudiés à travers des observations de la microstructure, des analyses minéralogiques, des mesures de la conductivité thermique, de la perméabilité à l’air et de la capacité de rétention d'eau, complétées par de la détermination de la compressibilité et des mesures des modules de cisaillement en petites déformations. Les résultats montrent que le traitement à la chaux modifie de manière significative le comportement thermo-hydro-mécanique des sols. De plus, le comportement des sols traités est fortement influencé par la taille des agrégats. Plus celle-ci est grande, plus la conductivité thermique et la perméabilité à l'air est importante. En revanche, la capacité de rétention en eau est diminuée de même que la compressibilité et la rigidité du solLime treatment is a technique which greatly improves the workability and the mechanical behaviour of problematic soils. However, the sustainability of this treatment in the earthworks for the long term is an important issue for their stability. Besides, the aggregate size resulting from the construction procedure is an essential parameter that may influence the behaviour of treated soils in field construction. The present work deals with the thermo-hydro-mechanical properties of lime-treated soils, with an emphasis put on the curing time and the aggregate size effects. Lime-treated soil samples (both silt and clay) were prepared with different sizes of aggregates and cured during different periods. Afterwards, these soils were studied through microstructural observations, mineralogical analyses, thermal conductivity, air permeability and water retention capacity measurements, as well as the determinations of compressibility and small strain shear modulus. The results show that significant changes of thermo-hydro-mechanical behaviour of soils are induced by lime treatment after curing. Moreover, the aggregate size also plays an essential role in the behaviour of treated soils. Samples prepared with the large aggregates present higher thermal conductivity and air permeability, but with lower water retention capacity, poorer compression behaviour and smaller stiffnes