L'essai Proctor : la référence du compactage d'un sol

L’essai Proctor se fait en laboratoire, sur un échantillon du sol à mettre en remblai ou en couche de forme. Il ne dit rien du terrain en place : il fournit la référence à laquelle le sol compacté sur le chantier sera comparé.

Ce que mesure l’essai

La norme NF P 94-093 d’octobre 2014, en vigueur, détermine les « références de compactage » d’un matériau : la teneur en eau optimale et la masse volumique sèche maximale, selon l’essai Proctor normal et l’essai Proctor modifié. Son résumé public en fixe le domaine : les sols de terrassement, non traités ou traités aux liants hydrauliques. Pour les mélanges de sables et de granulats destinés aux couches de chaussée, il renvoie à la NF EN 13286-2.

Le principe tient en une phrase : le même matériau est compacté avec une énergie fixée à plusieurs teneurs en eau, et l’on retient celle qui donne la masse volumique sèche la plus forte. Ce couple, teneur en eau et masse volumique sèche, est l’optimum Proctor. Il est propre à un matériau et à une énergie : deux sols différents d’un même chantier ont chacun le leur.

Proctor normal ou modifié

Les deux essais diffèrent par l’énergie de compactage. L’intitulé de l’édition de 1993 de la norme l’écrivait en clair : 600 kN·m/m³ pour le Proctor normal, 2 700 kN·m/m³ pour le Proctor modifié, soit 4,5 fois plus. La norme définit un optimum pour chacun des deux essais : un rapport doit donc dire lequel il donne.

En terrassement, le guide des terrassements des remblais et des couches de forme (GTR) raisonne sur l’optimum Proctor normal, qu’il note OPN, et sur sa teneur en eau, wOPN.

L’usage principal : l’état hydrique du sol

Le GTR, réédité en 2023 par le Cerema et l’IDRRIM, classe chaque sol par sa nature, puis par son état hydrique : très humide (th), humide (h), moyen (m), sec (s) ou très sec (ts). Pour les sols fins, l’état se lit sur l’un de trois paramètres : l’indice portant immédiat (IPI), l’indice de consistance, ou le rapport entre la teneur en eau naturelle du sol (wn) et celle de l’optimum Proctor normal.

Pour un limon peu plastique, classé F1, les annexes du guide donnent par exemple :

Cet état décide de l’emploi du sol. Pour le même limon, le GTR juge le sol très humide normalement inutilisable en remblai en l’état. À l’état humide, il le dit difficile à mettre en œuvre, à cause de sa portance faible, et sujet au matelassage ; il exclut sa mise en remblai sous la pluie, même faible, et, sans pluie ni évaporation importante, ne prévoit que le traitement. Les autres solutions, selon la météo, sont détaillées dans le guide de la classification GTR.

L’indice portant immédiat, autre paramètre du classement, se mesure lui aussi sur une éprouvette compactée, dans le moule de l’essai CBR, d’après la note du Cerema sur la portance des plates-formes (2018).

Sur le chantier : prescrire puis contrôler

Les annexes du GTR fixent les conditions de compactage. Pour chaque matériau, selon son état hydrique, la météo et le compacteur, leurs tableaux donnent le rapport Q/S entre volume compacté et surface compactée, l’épaisseur des couches et la vitesse de l’engin, et visent un niveau de qualité, tel le niveau « q4 » des remblais. L’édition de 2023 tient compte des nouvelles technologies de compacteurs, selon la présentation du Cerema.

L’optimum sert ensuite à juger le résultat : c’est la référence à laquelle on rapporte la densité et la teneur en eau mesurées sur le sol en place. Un remblai mal compacté tasse sous un dallage, une voie ou une canalisation, comme le rappelle le guide du terrassement ; un ancien remblai dont on ignore la mise en œuvre pose la même question, traitée dans le guide du terrain remblayé.

Proctor et essai à la plaque : deux questions différentes

Les deux contrôles ne répondent pas à la même question. L’essai Proctor fixe une densité de référence ; l’essai à la plaque mesure un module de déformation de la plateforme. La note du Cerema de 2018 est nette : l’essai à la plaque ne caractérise pas le taux de compactage des sols de la plate-forme. Elle ajoute que des modules élevés peuvent être obtenus, à court terme, sur des matériaux fins à l’état hydrique sec, même mal compactés, sans être représentatifs du long terme.

Un module conforme ne dispense donc pas de vérifier le compactage, et un compactage conforme ne dit pas la portance. Le Cerema range d’ailleurs la bonne mise en œuvre et la portance parmi des points distincts à contrôler avant de réceptionner une plateforme, avec la qualité des matériaux et le drainage.

Remblais, couches de forme et sols traités

Le Proctor sert pour le corps des remblais comme pour la couche de forme qui porte une voie ou un dallage. Il s’applique aussi aux sols traités aux liants hydrauliques, dans le domaine de la NF P 94-093. Pour une couche de forme traitée, le GTR exige en outre une étude de traitement conforme au guide du traitement des sols (GTS), et une attention particulière, sur le chantier, aux teneurs en eau visées par cette étude.

La nature du sol, qui précède son état hydrique dans le classement, se lit dans le guide de la classification GTR. Pour une voie, un parking ou un lotissement, ces essais entrent dans l’étude géotechnique de VRD, dont le prix est sur la page dédiée. L’ensemble des essais de laboratoire est présenté dans l’article sur les essais de laboratoire.