Le terrassement constitue l’étape fondamentale de tout projet de construction, déterminant la stabilité et la durabilité des structures futures. La sélection judicieuse des matériaux utilisés lors de cette phase critique influence directement la qualité et la pérennité des ouvrages. Face aux enjeux environnementaux actuels et aux contraintes techniques croissantes, les professionnels du secteur doivent maîtriser parfaitement les propriétés et applications des différents matériaux disponibles pour optimiser leurs interventions et garantir des résultats conformes aux exigences modernes.
Les matériaux employés en terrassement se caractérisent par leur diversité, allant des terres naturelles aux produits traités en passant par les matériaux recyclés issus de la déconstruction. Chaque type présente des caractéristiques spécifiques qui déterminent son domaine d’application optimal. La connaissance approfondie de ces propriétés permet de réaliser des travaux de qualité tout en optimisant les coûts et en minimisant l’impact environnemental des chantiers.
L’évolution des pratiques dans le secteur du terrassement témoigne d’une prise de conscience des enjeux de développement durable, avec une utilisation croissante de matériaux recyclés et une valorisation des déblais sur site. Cette approche répond aux exigences réglementaires actuelles qui encouragent l’économie circulaire dans le secteur de la construction. La maîtrise des techniques de traitement des sols complète cette démarche en permettant d’améliorer les caractéristiques des matériaux disponibles sur place.
Les matériaux naturels essentiels en terrassement
Les terres et sols : classification et caractéristiques
La classification des terres et sols représente un préalable incontournable à tout projet de types de terrassement . Le Guide Technique pour la Réalisation des Remblais (GTR) constitue la référence principale pour cette classification en France. Il distingue plusieurs familles de sols selon leur nature et leurs caractéristiques mécaniques. Cette catégorisation permet d’anticiper le comportement des matériaux sous contrainte et d’adapter les techniques de mise en œuvre en conséquence.
Les sols de type A, constitués principalement d’argiles et de limons, se caractérisent par leur sensibilité à l’eau et leurs variations volumétriques importantes. Les sols de type B, sableux et graveleux avec fines, présentent un comportement intermédiaire. Les sols de type C, composés de fines et de gros éléments comme les argiles à silex, offrent généralement une bonne portance. Les sols de type D, sableux ou graveleux sans fines, sont appréciés pour leur insensibilité à l’eau.
La connaissance précise de la classification des sols constitue le fondement de tout projet de terrassement réussi. Elle détermine non seulement les techniques de mise en œuvre, mais également la stabilité à long terme des ouvrages.
Cette classification s’accompagne de paramètres géotechniques essentiels comme la teneur en eau naturelle, l’indice de plasticité, la granulométrie et la valeur au bleu de méthylène (VBS). Ces données permettent d’évaluer avec précision le comportement mécanique des sols et leur aptitude au compactage, paramètres déterminants pour la réussite des travaux de terrassement.
Les sables et graviers : rôles et applications spécifiques
Les sables et graviers constituent des matériaux de choix dans les travaux de terrassement grâce à leurs excellentes propriétés mécaniques et leur facilité de mise en œuvre. Leur granulométrie variée, allant des sables fins (0,08 à 2 mm) aux graviers (2 à 20 mm), permet de répondre à des besoins spécifiques en fonction de l’application visée. Les sables, particulièrement lorsqu’ils sont propres et bien calibrés, offrent une bonne capacité drainante tout en maintenant une cohésion suffisante.
Les applications de ces matériaux sont multiples dans les projets de terrassement. Les sables sont fréquemment utilisés comme couche de réglage, facilitant la mise à niveau précise des plateformes. Ils servent également dans la réalisation de couches de drainage, permettant l’évacuation des eaux infiltrées. Les graviers, plus grossiers, interviennent principalement dans les couches de forme et les sous-couches routières, où leur résistance mécanique élevée garantit la stabilité des structures.
L’approvisionnement en sables et graviers naturels représente toutefois un défi croissant. L’extraction de ces matériaux a un impact environnemental significatif, et les gisements facilement accessibles deviennent plus rares. Cette situation encourage le recours à des alternatives comme les matériaux recyclés issus de la déconstruction ou les sous-produits industriels, participant ainsi à une démarche d’économie circulaire dans le secteur du terrassement.
Les roches et pierres : utilisations selon la granulométrie
Les matériaux rocheux occupent une place prépondérante dans de nombreux projets de terrassement grâce à leur résistance mécanique exceptionnelle. Selon leur granulométrie, les roches et pierres trouvent différentes applications stratégiques sur les chantiers. Les enrochements de grande taille (200 à 1000 mm) sont principalement utilisés pour la protection contre l’érosion des berges et la stabilisation des talus pentus, tandis que les pierres cassées de taille moyenne servent à la réalisation d’épaulements et de massifs drainants.
La classification des matériaux rocheux s’effectue selon plusieurs critères déterminants. La dureté, évaluée par l’essai Los Angeles, caractérise la résistance à la fragmentation sous l’effet des chocs. L’essai Micro-Deval quantifie quant à lui la résistance à l’usure par frottement. Ces paramètres, combinés à l’analyse pétrographique, permettent de sélectionner les matériaux appropriés selon l’usage prévu, garantissant ainsi la durabilité des ouvrages.
L’origine géologique des roches influence considérablement leurs propriétés. Les roches magmatiques comme le granite ou le basalte offrent généralement une excellente résistance mécanique, idéale pour les applications exigeantes. Les roches sédimentaires, telles que le calcaire, présentent une résistance variable selon leur composition et leur degré de consolidation. Enfin, les roches métamorphiques comme le gneiss ou le quartzite possèdent souvent de bonnes caractéristiques mécaniques, mais leur anisotropie requiert une attention particulière lors de leur mise en œuvre.
L’argile : propriétés et contraintes d’utilisation
L’argile se distingue par sa composition minéralogique spécifique et sa structure en feuillets qui lui confèrent des propriétés particulières, notamment une forte plasticité et une capacité de rétention d’eau importante. Ces caractéristiques en font un matériau à double tranchant dans les travaux de terrassement. Si sa faible perméabilité est recherchée pour certaines applications comme l’étanchéité de bassins ou de décharges, sa sensibilité aux variations hydriques constitue un défi majeur pour les constructeurs.
Les principales contraintes liées à l’utilisation de l’argile en terrassement résident dans son comportement face aux variations de teneur en eau. Le phénomène de retrait-gonflement, particulièrement marqué avec les argiles gonflantes comme la montmorillonite, peut entraîner des mouvements différentiels importants dans les ouvrages. Cette problématique s’accentue dans les régions soumises à des cycles prononcés d’humidification-séchage, comme en témoignent les nombreux sinistres liés à la sécheresse sur les constructions légères.
Pour maîtriser ces contraintes, plusieurs approches se révèlent efficaces. Le traitement à la chaux représente une solution éprouvée pour améliorer les caractéristiques mécaniques des sols argileux et réduire leur sensibilité à l’eau. L’optimisation de la teneur en eau lors de la mise en œuvre, le drainage périphérique des ouvrages et la mise en place de barrières anti-remontées capillaires complètent l’arsenal technique disponible pour valoriser les sols argileux tout en minimisant les risques associés.
| Type d’argile | Indice de plasticité | Sensibilité au retrait-gonflement | Applications recommandées |
|---|---|---|---|
| Kaolinite | 5-30 | Faible | Remblais techniques, noyaux d’ouvrages hydrauliques |
| Illite | 20-50 | Moyenne | Couches d’étanchéité (après traitement) |
| Montmorillonite | 50-100 | Très élevée | Barrières étanches spécifiques (très contrôlées) |
Les matériaux de remblai et de stabilisation
Les matériaux recyclés : avantages et limites
L’utilisation de matériaux recyclés en terrassement s’inscrit dans une démarche d’économie circulaire qui répond aux enjeux environnementaux actuels. Ces matériaux, issus principalement de la déconstruction d’ouvrages existants ou de sous-produits industriels, offrent une alternative crédible aux granulats naturels. Leur emploi permet de réduire significativement l’empreinte carbone des chantiers en limitant l’extraction de ressources primaires et le transport de matériaux.
Les avantages économiques constituent également un argument de poids en faveur des matériaux recyclés. La réduction des coûts d’approvisionnement et d’évacuation des déchets se traduit par une optimisation budgétaire appréciable sur les projets d’envergure. Cette approche contribue par ailleurs à limiter l’engorgement des installations de stockage de déchets inertes (ISDI), dont les capacités d’accueil se raréfient dans certaines régions.
Malgré ces atouts indéniables, l’utilisation des matériaux recyclés présente certaines limites qu’il convient d’identifier précisément. La variabilité de leurs caractéristiques, inhérente à la diversité de leurs origines, nécessite un contrôle qualité rigoureux. Les performances mécaniques, généralement inférieures à celles des matériaux naturels, peuvent restreindre leur domaine d’application. Enfin, la présence potentielle de polluants impose une vigilance accrue, avec la mise en place de procédures de caractérisation strictes pour garantir leur innocuité environnementale.
Les fraisats d’enrobés et bétons concassés
Les fraisats d’enrobés, obtenus par rabotage des chaussées existantes, constituent une ressource précieuse pour les travaux de terrassement et de voirie. Ces matériaux présentent l’avantage de conserver partiellement les qualités du liant bitumineux d’origine, offrant ainsi une cohésion naturelle appréciable. Leur réutilisation peut s’effectuer selon différentes modalités : incorporation dans la fabrication de nouveaux enrobés (recyclage à chaud ou à froid), utilisation en couche de forme ou en remblai technique.
Les bétons concassés issus de la démolition représentent quant à eux une filière en plein essor. Après concassage et criblage pour éliminer les impuretés et obtenir une granulométrie contrôlée, ces matériaux offrent des caractéristiques mécaniques satisfaisantes pour de nombreuses applications. Ils sont principalement utilisés en couche de forme, en remblai et en sous-couche routière, où leur capacité portante répond aux exigences techniques courantes.
Les performances techniques de ces matériaux recyclés font l’objet d’un encadrement normatif croissant. Les normes NF EN 13108-8 pour les agrégats d’enrobés et NF EN 13242+A1 pour les granulats recyclés définissent les exigences applicables selon les usages prévus. Ces cadres réglementaires, complétés par des guides techniques spécifiques, permettent d’orienter les professionnels vers des utilisations appropriées garantissant la durabilité des ouvrages réalisés.
Les mâchefers d’incinération (MIDND)
Les mâchefers d’incinération de déchets non dangereux (MIDND) constituent un gisement important de matériaux valorisables en terrassement. Résidus solides issus de la combustion des déchets ménagers, ces sous-produits représentent environ 10% du volume initial des déchets incinérés. Après une maturation appropriée permettant la stabilisation de leurs caractéristiques physico-chimiques, les MIDND peuvent être employés comme matériaux alternatifs dans diverses applications de génie civil.
La valorisation des MIDND s’inscrit dans un cadre réglementaire précis, défini notamment par l’arrêté ministériel du 18 novembre 2011, qui établit une classification en trois catégories selon leur potentiel polluant. Seuls les mâchefers classés en catégorie V (valorisables) peuvent être utilisés en technique routière, sous réserve de conditions de mise en œuvre spécifiques visant à limiter les contacts avec les eaux météoriques et souterraines. Cette approche raisonnée permet de concilier valorisation et protection de l’environnement.
Sur le plan technique, les MIDND présentent des caractéristiques mécaniques généralement inférieures à celles des granulats naturels, mais suffisantes pour certaines applications. Leur utilisation s’avère particulièrement pertinente en remblai et en couche de forme pour des voiries à trafic modéré. La gamme VALOMAC, développée par certains opérateurs spécialisés, illustre cette valorisation réussie de la filière MIDND, contribuant ainsi à l’économie de ressources non renouvelables dans le secteur du terrassement.
Les graves traitées aux liants hydrauliques
Les graves traitées aux liants hydrauliques représentent une solution technique éprouvée pour améliorer les performances mécaniques des matériaux granulaires utilisés en terrassement. Ce traitement consiste à incorporer un liant hydraulique (type ou incorporer à froid) dans un mélange granulaire afin d’obtenir un matériau présentant des caractéristiques mécaniques améliorées et une plus grande stabilité dans le temps. Les liants les plus couramment utilisés sont le ciment, les laitiers de haut fourneau et les cendres volantes, chacun apportant des propriétés spécifiques au mélange final.
L’utilisation des graves traitées permet d’optimiser les ressources disponibles sur site ou à proximité, en valorisant des matériaux qui, sans traitement, ne présenteraient pas les caractéristiques requises pour l’usage prévu. Cette approche s’inscrit parfaitement dans une démarche d’économie circulaire et de réduction de l’impact environnemental des chantiers de terrassement.
Les performances mécaniques obtenues après traitement dépendent de plusieurs facteurs : la nature et la qualité du granulat de base, le type et le dosage en liant, les conditions de mise en œuvre et de cure. Un contrôle rigoureux de ces paramètres est essentiel pour garantir l’obtention des caractéristiques visées, notamment en termes de résistance à la compression et de module d’élasticité.
Les matériaux drainants : caractéristiques et applications
Les matériaux drainants jouent un rôle crucial dans la gestion des eaux au sein des ouvrages de terrassement. Leur principale fonction est d’assurer l’évacuation rapide et efficace des eaux d’infiltration, prévenant ainsi les problèmes liés à la saturation des sols et aux pressions hydrostatiques. La granulométrie de ces matériaux est spécifiquement étudiée pour maximiser leur capacité drainante tout en maintenant une stabilité mécanique suffisante.
Les graves drainantes, composées principalement de granulats 20/40 ou 40/70, constituent la solution traditionnelle pour la réalisation de tranchées drainantes et de massifs filtrants. Leur mise en œuvre s’accompagne généralement de géotextiles filtrants qui empêchent la contamination par les fines tout en préservant la fonction drainante. L’efficacité du système dépend non seulement de la qualité des matériaux utilisés mais aussi de la conception géométrique de l’ouvrage.
Les innovations récentes dans ce domaine incluent l’utilisation de matériaux légers comme les granulats d’argile expansée ou les billes de polystyrène expansé, qui combinent propriétés drainantes et légèreté. Ces solutions alternatives s’avèrent particulièrement pertinentes dans les contextes de sols compressibles ou pour réduire les charges sur les structures enterrées.
Les géosynthétiques : rôles dans la stabilisation des sols
Les géosynthétiques représentent une famille de produits polymères spécifiquement conçus pour les applications géotechniques. Leur utilisation en terrassement permet d’améliorer significativement les performances des ouvrages tout en optimisant les volumes de matériaux mis en œuvre. Ces matériaux se déclinent en plusieurs catégories selon leur fonction principale : renforcement, séparation, filtration ou drainage.
Les géotextiles de renforcement, notamment les géogrilles à haute résistance, permettent d’augmenter la capacité portante des sols et de réduire les tassements différentiels. Leur dimensionnement s’appuie sur des méthodes de calcul normalisées prenant en compte les caractéristiques mécaniques du sol et les charges appliquées. L’interaction sol-géosynthétique joue un rôle déterminant dans l’efficacité du système.
L’intégration des géosynthétiques dans les projets de terrassement peut générer des économies substantielles en réduisant les volumes de matériaux nobles nécessaires tout en améliorant la durabilité des ouvrages.