L'indice de plasticité, noté IP, est l'écart entre la limite de liquidité et la limite de plasticité d'un sol fin, deux teneurs en eau mesurées en laboratoire. Un sable propre est non plastique, un limon tourne souvent autour de 5 à 15, une argile grasse dépasse couramment 40. Ce guide détaille les deux limites d'Atterberg, le calcul sur un exemple chiffré, la lecture des valeurs et le classement d'un sol en argile ou en limon.
Les points clés à retenir
- IP = LL - LP : l'indice se calcule en retranchant la limite de plasticité à la limite de liquidité, sans essai dédié.
- Au-delà de 40, l'indice traduit une plasticité élevée, souvent associée à une argile sensible au retrait-gonflement.
- Ligne A de Casagrande : au-dessus, le sol fin se classe en argile, en dessous en limon ou en sol organique.
- NF EN ISO 17892-12 encadre la mesure des deux limites et remplace les normes françaises NF P94-051 et NF P94-052-1.
Sommaire
L'indice de plasticité mesure la plage où le sol reste malléable
Un sol fin change d'état selon l'eau qu'il contient. Sec, il s'émiette. Humide, il se pétrit comme une pâte à modeler sans se rompre ni couler. Détrempé, il s'étale comme une boue.
Les deux limites d'Atterberg, du nom de l'agronome suédois qui les a définies, bornent cet état pâteux. L'indice de plasticité mesure la largeur de la zone entre elles.
- Indice élevé : le sol reste malléable sur une large plage d'humidité, marque d'une argile plastique.
- Indice faible : le sol bascule vite du friable au liquide, marque d'un limon ou d'un sol peu argileux.
- Sol non plastique : la pâte ne se roule pas en boudin, la limite de plasticité n'est pas mesurable et le rapport note NP, comme pour un sable propre.
Ce paramètre figure parmi les données d'identification d'un sol fin, avec la granulométrie, la valeur au bleu et la teneur en eau mesurée à l'étuve. Les autres notations des rapports de sol sont réunies dans notre lexique géotechnique.
À noter : l'indice de plasticité chiffre l'étendue de la plage de teneur en eau où le sol reste malléable. Il s'exprime en points de teneur en eau, comme les deux limites dont il découle.
Les deux limites d'Atterberg se mesurent au laboratoire
L'indice de plasticité ne sort d'aucun appareil. Il découle de deux essais réalisés sur la fraction fine d'un échantillon remanié, les grains de plus de 0,4 mm retirés et la terre malaxée avec de l'eau.
Les deux essais relèvent de la norme NF EN ISO 17892-12, qui a remplacé la norme NF P94-051 de 1993 et la norme NF P94-052-1 de 1995. Un rapport ancien cite encore souvent ces références annulées.
| Limite mesurée | Appareil ou geste | Valeur retenue | Notation |
|---|---|---|---|
| Limite de liquidité | Coupelle de Casagrande | Teneur en eau à laquelle la rainure se referme en 25 chocs | LL ou WL |
| Limite de liquidité | Cône de pénétration | Teneur en eau pour un enfoncement de référence du cône | LL ou WL |
| Limite de plasticité | Rouleau façonné à la main | Teneur en eau à laquelle le boudin de 3 mm se fissure | LP ou WP |
La limite de liquidité se lit à la coupelle ou au cône
La limite de liquidité marque le passage du sol pâteux au sol qui coule sous son propre poids. Le laboratoire étale la pâte dans une coupelle en laiton, y trace une rainure, puis laisse retomber la coupelle sur un socle en comptant les chocs.
- Coupelle de Casagrande : la limite correspond à la teneur en eau pour laquelle la rainure se referme en 25 chocs.
- Cône de pénétration : un cône de masse et d'angle fixés est lâché sur la pâte, son enfoncement donne la limite. Cette méthode remplace le comptage de chocs, l'ancienne norme NF P94-052-1 lui était consacrée.
- Seuil de 50 : sous cette valeur, le sol fin est rangé en faible plasticité, au-dessus en forte plasticité.
La limite de plasticité se lit au rouleau de 3 mm
La limite de plasticité marque le passage de l'état solide à l'état plastique quand le sol s'humidifie, et le passage inverse quand il sèche. Le technicien roule la terre sous la paume, sur une plaque lisse, pour former un boudin de plus en plus fin.
- Quand le boudin se fissure en atteignant 3 mm de diamètre, sa teneur en eau donne la limite de plasticité.
- Un boudin qui casse avant d'atteindre 3 mm, quelle que soit l'humidité, signale un sol non plastique, sans limite mesurable.
- Le résultat dépend en partie de la main du technicien, d'où plusieurs essais répétés sur le même échantillon.
Calculer l'indice de plasticité pas à pas
La formule tient en une ligne : IP = LL - LP. Les deux limites étant des teneurs en eau en pourcentage, l'indice s'écrit avec la même unité. Prenons une argile dont le laboratoire a mesuré une limite de liquidité de 45 et une limite de plasticité de 22.
Relever les deux limites du rapport
Limite de liquidité 45 %, limite de plasticité 22 %, mesurées sur la même fraction fine.
Soustraire la limite basse de la limite haute
45 - 22 = 23. L'indice de plasticité vaut 23 : une argile plastique, dans la tranche courante de 15 à 40.
Situer le sol par rapport à la ligne A
À une limite de liquidité de 45, la ligne A passe à 0,73 × (45 - 20), soit 18,25. Avec 23, le point se place au-dessus : c'est une argile. La limite de liquidité reste sous 50, le symbole est donc CL, argile peu plastique.
Un dernier calcul relie l'indice au sol en place. L'indice de consistance, noté Ic, compare la teneur en eau naturelle w aux deux limites : Ic = (LL - w) / IP.
- Ic supérieur à 1 : la teneur en eau naturelle se situe sous la limite de plasticité, le sol est dur.
- Ic entre 0 et 1 : le sol se trouve dans son état plastique, plus mou à mesure qu'Ic se rapproche de 0.
- Ic négatif : la teneur en eau dépasse la limite de liquidité, le sol se comporte comme une boue.
Sur notre argile, une teneur en eau naturelle de 30 % donne Ic = (45 - 30) / 23, soit 0,65. Le sol est dans son état plastique, ni sec ni gorgé d'eau.
Un indice élevé signale une argile sensible à l'eau
L'indice grimpe des sables vers les argiles grasses. Un indice élevé traduit une large plage de plasticité et signale un sol sensible aux variations d'humidité. Il ne chiffre pas à lui seul le gonflement : la nature des argiles, leur quantité, l'état hydrique du sol et le site comptent aussi.
| Indice de plasticité | Plasticité du sol | Sol rencontré |
|---|---|---|
| Inférieur à 5 | Non plastique | Sable, grave, limon sableux |
| 5 à 15 | Peu plastique | Limon, sol faiblement argileux |
| 15 à 40 | Plastique | Argile courante |
| Au-delà de 40 | Fortement plastique | Argile riche en montmorillonite |
Attention : ces bornes sont des repères d'enseignement, et chaque auteur place les siennes un peu différemment. Aucune norme ne fixe une grille unique. Pour classer un matériau de terrassement, les bureaux d'études se réfèrent aux seuils du guide des terrassements, détaillés plus bas.
Une montmorillonite riche en sodium tient le haut du tableau. Une kaolinite, plus stable, reste dans la tranche basse des argiles.
L'indice de plasticité sert à classer le sol fin
La granulométrie dit d'abord si le sol est fin. Pour départager les sols fins entre eux, les classifications passent ensuite à la plasticité, et l'indice y joue le premier rôle, seul ou couplé à la limite de liquidité. Les symboles qui en sortent sont détaillés dans notre fiche sur les classifications USCS et GTR.
L'abaque de Casagrande sépare argiles et limons
Cet abaque porte la limite de liquidité en abscisse et l'indice de plasticité en ordonnée. Une droite oblique, la ligne A, d'équation IP = 0,73 × (LL - 20), partage les sols fins. Une verticale à LL = 50 sépare faible et forte plasticité.
| Symbole | Position sur l'abaque | Limite de liquidité | Sol |
|---|---|---|---|
| CL | Au-dessus de la ligne A | Inférieure à 50 | Argile peu plastique, dite maigre |
| CH | Au-dessus de la ligne A | 50 et plus | Argile fortement plastique, dite grasse |
| ML | Sous la ligne A | Inférieure à 50 | Limon peu plastique |
| MH | Sous la ligne A | 50 et plus | Limon fortement plastique |
Entre un indice de 4 et de 7, au-dessus de la ligne A, le sol reçoit le double symbole CL-ML, à mi-chemin entre l'argile et le limon. Sous la ligne A, un sol riche en matière organique, à l'odeur et à la couleur sombre marquées, reçoit les symboles OL ou OH au lieu de ML ou MH.
Bon à savoir : l'abaque ne vaut que pour les sols fins, ceux dont plus de la moitié des grains passent le tamis des fines (80 microns dans la classification française, 75 microns dans la classification USCS). Un sable ou une grave se classe d'abord par sa courbe granulométrique.
Le guide des terrassements range les sols fins de F1 à F4
Pour juger un sol à terrasser ou à réemployer en remblai, les bureaux d'études suivent le guide des terrassements des remblais et des couches de forme, révisé en 2023 par l'IDRRIM et édité par le Cerema. Ses annexes techniques classent les sols fins, plus de 35 % de grains passant au tamis de 63 microns, selon l'indice de plasticité ou la valeur au bleu.
| Classe | Indice de plasticité | Valeur au bleu | Exemples cités |
|---|---|---|---|
| F1 | 12 au plus | 2,5 au plus | Limons peu plastiques, loess |
| F2 | Plus de 12, jusqu'à 22 | Plus de 2,5, jusqu'à 6 | Sables fins argileux, limons, marnes peu plastiques |
| F3 | Plus de 22, jusqu'à 40 | Plus de 6, sous 8 | Argiles, argiles marneuses, limons plastiques |
| F4 | Plus de 40, jusqu'à 55 | Plus de 8 | Argiles fortement plastiques |
| F4+ | Plus de 55 | Non précisé | Argiles soumises à une étude spécifique |
Pour les sols peu plastiques de la classe F1, le guide recommande de s'appuyer plutôt sur la valeur au bleu. Cette classe de nature ne suffit pas pour décider du réemploi : le guide y ajoute l'état hydrique du sol, du sol gorgé d'eau au sol sec, et des conditions d'emploi propres à chaque classe.
L'activité de l'argile affine la lecture du gonflement
Un indice élevé vient parfois d'une grande quantité d'argile, parfois d'une argile peu abondante mais avide d'eau. Pour trancher, le géotechnicien rapporte l'indice à la part de particules de moins de 2 microns.
Ce rapport, défini par le géotechnicien britannique Skempton, s'appelle l'activité de l'argile.
- Sous 0,75 : argile inactive, de type kaolinite, peu sujette au gonflement.
- De 0,75 à 1,25 : argile d'activité normale.
- Au-delà de 1,25 : argile active, de type montmorillonite, à fort potentiel de gonflement.
L'activité reste un indicateur qualitatif. Cette lecture relie l'indice au retrait-gonflement des argiles, à l'origine de fissures sur de nombreuses maisons individuelles. Le dossier Géorisques sur le retrait-gonflement détaille le phénomène et sa prévention. L'indice oriente le diagnostic, les essais de gonflement le confirment.
Repérer l'indice de plasticité dans un rapport de sol
Dans un rapport d'étude géotechnique, les limites d'Atterberg figurent dans le tableau des essais de laboratoire, ligne par échantillon et par profondeur. Quatre vérifications suffisent à les lire sans erreur.
Lire les limites d'Atterberg sans se tromper
Deux erreurs reviennent souvent. La première consiste à juger un sol sur la limite de plasticité seule, alors que l'écart entre les deux limites porte l'information utile. La seconde consiste à croire que la mesure décrit le terrain intact : elle porte sur une pâte remaniée et caractérise le matériau, pas son état en place.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que l'indice de plasticité d'un sol
Comment calculer l'indice de plasticité
Quelle est l'unité de l'indice de plasticité
Que veulent dire IP, LL, WL, LP et WP
Que signifie un indice de plasticité élevé
À partir de quel indice un sol est-il une argile
Comment l'abaque de Casagrande utilise-t-il l'indice de plasticité
Que représente le seuil de 50 de limite de liquidité
Quelle norme encadre la mesure des limites d'Atterberg
Un sable a-t-il un indice de plasticité
Qu'est-ce que l'indice de consistance
Qu'est-ce que l'activité d'une argile
À retenir
- L'indice de plasticité est l'écart entre limite de liquidité et limite de plasticité, deux teneurs en eau mesurées en laboratoire. Un sol non plastique est noté NP.
- La limite de liquidité se lit à la coupelle de Casagrande ou au cône, la limite de plasticité au rouleau de 3 mm.
- Sur l'abaque de Casagrande, la ligne A sépare argiles et limons, la verticale LL = 50 sépare faible et forte plasticité.
- Le guide des terrassements de 2023 classe les sols fins de F1 à F4 selon des seuils d'indice de 12, 22, 40 et 55.
- Rapporté aux particules de moins de 2 microns, l'indice donne l'activité de l'argile, indicateur du gonflement.
Pour aller plus loin
La valeur au bleu, autre mesure de l'argilosité L'argile maigre de symbole CL L'argile grasse de symbole CHSources
AFNOR, norme NF EN ISO 17892-12, détermination des limites de liquidité et de plasticité
IDRRIM et Cerema, Guide des terrassements des remblais et des couches de forme, fascicule 2, annexes techniques, 2023
Géorisques, dossier sur le retrait-gonflement des argiles
