Contribution théorique et expérimentale à l’étude de la stabilisation des argiles gonflantes par l’ajout de granulats de Polychlorure de vinyle des tubes usagés.

Abstract

Les sols argileux sont généralement considérés comme problématiques dans le domaine de la construction en raison de leurs faibles résistances, de leurs fortes compressibilités et de leurs importants changements de volume,il devient essentiel de prendre en compte ces problématiques. L'objectif de la présente recherche est d'utiliser l'approche de plan de mélanges pour développer des modèles capables de prédire les propriétés mécaniques des sols argileux. À cet effet, des tests de compactage Proctor, de cisaillement direct, de compression uniaxiale, et de gonflement libre ont été réalisés sur de la bentonite (B) et sur d'autres mélanges incorporant différentes proportions d'agrégats de polychlorure de vinyle (PVC) stabilisés avec du ciment (C). Les résultats expérimentaux et de modélisation ont indiqué une bonne corrélation entre les trois facteurs (B, C et PVC) et les valeurs des réponses de densité sèche maximale, de cohésion, de résistance à la compression, et de pression de gonflement. Il a également été constaté que la majorité des modèles présentaient des coefficients de corrélation relativement élevés (R² ≥ 0,90) pour toutes les réponses étudiées. Les résultats obtenus ont indiqué que cette bentonite avait une résistance à la compression de 180,24 kPa, avec une cohésion de 64,71 kPa et une densité sèche maximale de 15,7kN/m³, et une pression de gonflement de 12.10 bars. De plus, les résultats expérimentaux et de modélisation ont montré que le mélange comprenant C (55% ± 10%), PVC (35% ± 10%) et B (10% ± 10%) présentait une cohésion élevée de 103 kPa (plus d'une fois et demie que celle des échantillons non renforcés), tandis que la résistance à la compression la plus élevée de 445 kPa (deux fois et demie plus élevée que celle des échantillons non renforcés) a été obtenue pour le mélange comprenant C (50% ± 10%), PVC (25% ± 10%) et B (25% ± 10%), tandis que le mélange comprenant C (30% ± 10%), PVC (60% ± 10%) et B (10% ± 10%) présentait une pression de gonflement la plus faible de 5.35 bars (moins d'une 2 fois et demie que celle des échantillons non renforcés). Ces résultats prometteurs soulignent le potentiel environnemental de la technique, permettant le recyclage et la valorisation des déchets de PVC à l'échelle mondiale, tout en améliorant les propriétés géotechniques des sols argileux, et pour évaluer les valeurs de densité sèche maximale, de cohésion, de résistance à la compression, et de pression de gonflement des mélanges non préparés en laboratoire en utilisant les modèles statistiques dérivés.

Clayey soils are generally considered problematic in the construction field due to their low strength, high compressibility, and significant volume changes. Therefore, it becomes essential to address them. The objective of this research is to use the mixture design approach to develop models capable of predicting the mechanical properties of clayey soils. For this purpose, Proctor compaction tests, direct shear tests, uniaxial compression tests, and free swelling tests were conducted on bentonite (B) and on other mixtures incorporating different proportions of polyvinyl chloride (PVC) aggregates stabilized with cement (C). Experimental and modeling results indicated a good correlation between the three factors (B, C, and PVC) and the values of maximum dry density, cohesion, compressive strength, and swelling pressure responses. It was also observed that the majority of the models showed relatively high correlation coefficients (R² ≥ 0.90) for all studied responses. The obtained results indicated that this bentonite had a compressive strength of 180.24 kPa, with a cohesion of 64.71 kPa and a maximum dry density of 15,7 kN/m³, and a swelling pressure of 12.10 bars. Furthermore, experimental and modeling results showed that the mixture containing C (55% ± 10%), PVC (35% ± 10%), and B (10% ± 10%) exhibited high cohesion of 103 kPa (more than one and a half times that of unreinforced samples), while the highest compressive strength of 445 kPa (two and a half times higher than that of unreinforced samples) was obtained for the mixture containing C (50% ± 10%), PVC (25% ± 10%), and B (25% ± 10%), while the mixture containing C (30% ± 10%), PVC (60% ± 10%), and B (10% ± 10%) showed the lowest swelling pressure of 5.35 bars (less than two and a half times that of unreinforced samples). These promising results highlight the environmental potential of the technique, enabling the recycling and valorization of PVC waste on a global scale while improving the geotechnical properties of clayey soils. It also assesses the values of maximum dry density, cohesion, compressive strength, and swelling pressure of laboratory-unprepared mixtures using derived statistical models.

تُعتبر الترب الطينية بشكل عام مشكلة في مجال البناء بسبب ضعف مقاومتها وارتفاع قابليتها للانضغاط وتغيرات حجمها الكبيرة. لذا يصبح من الضروري أن يتم أخذها في عين الاعتبار. يهدف هذا البحث إلى استخدام نهج تصميم الخلطات لتطوير نماذج قادرة على التنبؤ بسلوك الترب الطينية. لهذا الغرض، تم إجراء اختباراتالرص (بروكتور)، واختبارات القص المباشر، واختبارات الضغط الأحادي المحور، واختبارات الانتفاخ الحر على البنتونيت (B) وعلى خلائط أخرى تتضمن نسبًا مختلفة من البولي فينيل كلوريد (PVC) المثبتبالإسمنت (C) . أظهرت النتائج التجريبية والنماذج ترابطًا جيدًا بين العوامل الثلاثةB)،C، وPVC)وقيم ردود الكثافة الجافة القصوى، والتماسك، ومقاومة الضغط، وضغط الانتفاخ. كما تبين أن معظم النماذج كانت تظهر معاملات ارتباط مرتفعة نسبياً (R² ≥ 0.90) لجميع الردود المدروسة. أشارت النتائج المحصلة إلى أن البنتونيت كانت لديها مقاومة للضغط تبلغ 180.24 كيلو باسكال، مع تماسك يبلغ 64.71 كيلو باسكال وكثافة جافة قصوى تبلغ 15.7 كيلو نيوتن/م³، وضغط انتفاخ قدره 12.10 بار. وعلاوة على ذلك، أظهرت النتائج التجريبية والنماذج أن الخليط الذي يحتوي على C (55% ± 10%) وPVC (35% ± 10%) و B (10% ± 10%) يظهر تماسكًا عاليًا قدره 103 كيلو باسكال (أكثر من مرة ونصف من تلك التي في العينات غير المقواة)، بينما حصل الخليط الذي يحتوي علىC (50% ± 10%) و PVC (25% ± 10%) و B (25% ± 10%) على أعلى مقاومة للضغط تبلغ 445 كيلو باسكال (ضعف ونصف تلك التي في العينات غير المقواة)، في حين كان الخليط الذي يحتوي على C (30% ± 10%) و PVC (60% ± 10%) و B (10% ± 10%) يظهر ضغط تمدد أقل قدره 5.35 بار (أقل من مرتين ونصف تلك في العينات غير المقواة). تسلط هذه النتائج الواعدة الضوء على الإمكانيات البيئية للتقنية، مما يتيح إعادة تدوير وتسليط الضوء على نفايات PVC على مستوى عالمي، مع تحسين الخصائص الجيوتقنية للترب الطينية، ولتقييم قيم الكثافة الجافة القصوى والتماسك ومقاومة الضغط وضغط الانتفاخللخلائط غير المعدة في المختبر باستخدام النماذج الإحصائية المستمدة.