Le Cerema et le département du Loiret lancent une expérimentation avec le procédé RemediaClay® pour stabiliser les routes exposées à la sécheresse

Les départements, gestionnaires en charge de l’entretien des routes départementales, sont de plus en plus confrontés aux fissurations et dégradations liées à la sécheresse. En effet, les sols argileux très plastiques, sur lesquels sont construites ces routes, sont sensibles aux variations de teneur en eau au niveau des couches supérieures, fortement exposées aux conditions climatiques et aux facteurs de l'environnement proche.

Lors des périodes de sécheresse, cela entraîne sur les routes des désordres souvent matérialisés par des fissures longitudinales et des tassements différentiels proches des bords.

Les techniques classiques de réparation de chaussée n’étant pas adaptées au phénomène de Retrait et Gonflement des sols Argileux (RGA), les conséquences pour les gestionnaires sont ainsi importantes en termes de coûts d’entretien annuel. D’autre part, il y a un fort enjeu de sécurité des usagers, notamment les deux roues. Le Cerema mène depuis 2009 des travaux de recherche conséquents sur le phénomène de RGA et le développement des nouvelles solutions de remédiation pour adapter les routes au changement climatique.

La stabilisation chimique des sols argileux: le principe

Ainsi, dans le cadre de l’Observatoire des Routes Sinistrées par la Sécheresse (ORSS), le Cerema et le département du Loiret lancent une nouvelle expérimentation sur une portion de 400 m de la RD921. Il s’agit d’une solution de stabilisation des sols argileux sous la structure de chaussée par l’injection d’un produit composé d’eau, de potassium et de lignine (extrait de bois), développé par Keller France et appelé "RemediaClay®".

Les travaux de réalisation des planches d’essais et la pose de l’instrumentation tensiométrique sont prévus du 02 au 17 août 2021.

La stabilisation chimique des sols argileux sensibles au phénomène de retrait-gonflement est l'une des solutions de remédiation étudiée pour limiter les vulnérabilités des maisons et des routes exposées aux sécheresses. L'injection de solution ionique pour stabiliser la couche d'argile très plastique a été introduite pour la première fois par Blacklock et al. (1988). Depuis, de nombreux travaux de recherche ont utilisé divers agents chimiques par différentes méthodes d’application : (i) par saturation, (ii) par injection et (iii) par mélange.

Les agents stabilisants utilisés depuis peuvent être regroupés en 3 catégories (Petry and Little, 2002) :

• traditionnels, chaux et ciment,
• sous-produits, poussières de four à ciment/chaux et cendres volantes,
• non traditionnels, tels que les huiles sulfonées, les composés de potassium, les composés d'ammonium et de polymères, etc.

Les minéraux argileux présents dans le sol attirent les cations positifs en surface pour tenter de balancer la charge négative de l’argile. Le modèle de Güven (1992), cité dans Boisseleau et al. (2016), représente la particule d’argile, la surface négative de la particule argileuse avec des cations fixés et la double couche diffuse.

Quatre cations naturellement présents dans l’environnement sont connus pour avoir une énergie d’hydratation faible et un rayon faible. Il s’agit du potassium, de l’ammonium, du rubidium et du césium (Grim, 1968 et Norish, 1954). Mélangés avec de l’eau, le potassium et l’ammonium peuvent être utilisés pour modifier le comportement des argiles, sous les ouvrages existants endommagés, en réduisant leur sensibilité aux variations de teneur en eau dans le sol argileux. L’objectif est de limiter la vulnérabilité de ses ouvrages et les adapter aux effets du changement climatique. 

Qu’est-ce que le RemediaClay® et comment est-il préparé sur le chantier ?

Parmi les nouvelles solutions de remédiation testées dans le cadre du projet ORSS, la stabilisation chimique des sols argileux par injection du RemdiaClay® est expérimentée in situ depuis le 9 août.. Le RemdiaClay® est une solution innovante développée par Keller France et brevetée sous la référence IPN : WO 2020/153974 A1. Elle est composée d’eau, de potassium et de Lignine (un composant du Bois).

La préparation de la solution finale à injecter se fait sur place grâce à une centrale de production spécialement adaptée par Keller France et installée sur le chantier. Les composants cités ci-dessus sont stockés séparément dans des cuves puis mélangés avec un dosage prédéfini et programmé via une table électronique. Le mélange ainsi obtenu est récupéré dans une autre cuve tampon pour être introduit dans un circuit hydraulique instrumenté avec des débitmètres.