Un sol argileux affiche un indice de plasticité de 15 à plus de 40, là où un limon reste sous 15 et un sable tombe à zéro. Vous lisez ce chiffre sur un rapport de sol, noté IP, et vous cherchez ce qu'il dit du terrain. Il mesure une chose simple, l'écart entre les deux teneurs en eau qui bornent l'état malléable du sol. On explique ici comment il se calcule, ce qu'il révèle d'une argile, et comment il sépare argiles et limons.
Sommaire
L'indice de plasticité borne la plage malléable d'un sol
Un sol fin passe par plusieurs états selon sa teneur en eau. Sec, il reste solide. Mouillé, il coule comme une boue. Entre les deux, il garde une consistance pâteuse, on le pétrit sans qu'il se rompe ni qu'il file entre les doigts. C'est l'état plastique.
L'indice de plasticité, noté IP, mesure la largeur de cette plage. Plus l'écart de teneur en eau entre l'état pâteux haut et l'état pâteux bas est large, plus l'indice grimpe. Un sol qui reste malléable sur une grande variation d'humidité porte un indice fort. Un sol qui bascule vite du sec au liquide porte un indice faible.
- Indice élevé, le sol reste malléable sur une large plage d'humidité, marque d'une argile plastique.
- Indice faible, le sol change vite d'état, marque d'un limon ou d'un sol peu argileux.
- Indice nul, le sol ne se roule pas en boudin, il est dit non plastique, comme un sable propre ou un limon non plastique.
Ce paramètre figure parmi les données d'identification d'un sol fin, aux côtés de la granulométrie et de la valeur au bleu. Vous le retrouverez décrit avec les autres notations dans les autres définitions du lexique géotechnique.
En bref : l'indice de plasticité chiffre l'étendue de la plage de teneur en eau où le sol reste malléable. Un chiffre élevé signale une argile, un chiffre proche de zéro un sol grenu ou un limon.
Le calcul, une soustraction entre deux limites
L'indice de plasticité ne sort pas d'un essai à part. Il se calcule à partir de deux teneurs en eau mesurées en laboratoire, les limites d'Atterberg qui marquent les frontières de l'état plastique.
La formule tient en une ligne. IP égale la limite de liquidité moins la limite de plasticité. Comme ces deux limites sont des teneurs en eau exprimées en pourcentage, leur différence l'est aussi. L'indice n'a donc pas d'unité nouvelle, il s'écrit comme un pourcentage.
| Grandeur | Ce qu'elle repère | Notation |
|---|---|---|
| Limite de liquidité | Passage de l'état plastique à l'état liquide | LL ou WL |
| Limite de plasticité | Passage de l'état solide à l'état plastique | LP ou WP |
| Indice de plasticité | Écart entre les deux limites, largeur de la plage plastique | IP |
Les deux limites se mesurent sur la fraction fine du sol, sous 0,4 mm. La voie de mesure relève de la norme NF EN ISO 17892-12, qui a remplacé les anciennes NF P94-051 et NF P94-052-1.
Mesurer la limite de liquidité
On cherche la teneur en eau de passage à l'état liquide, à la coupelle de Casagrande par fermeture de la rainure en 25 chocs, ou au cône de pénétration. Le détail figure dans la limite de liquidité.
Mesurer la limite de plasticité
On roule la pâte en un boudin de 3 mm. La teneur en eau à laquelle le boudin se fissure donne la limite de plasticité.
Soustraire les deux valeurs
On retranche la limite de plasticité à la limite de liquidité. Le résultat est l'indice de plasticité. Aucun essai dédié, un simple calcul à partir des deux mesures.
Un cas mérite attention. Quand le boudin se brise dès qu'on tente de le rouler, la limite de plasticité reste impossible à obtenir. Le sol est alors noté non plastique, et son indice est nul.
Ce qu'un indice fort ou faible indique sur le sol
L'indice grimpe des sables vers les argiles grasses. Le tableau suivant donne des ordres de grandeur courants pour qualifier la plasticité d'un sol. Ce sont des repères de lecture, pas des seuils réglementaires, et les bornes varient un peu selon les auteurs.
| Indice de plasticité | Plasticité du sol | Sol concerné |
|---|---|---|
| Inférieur à 5 | Non plastique | Sable, grave, limon grenu |
| 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 |
Plus l'indice monte, plus le sol fixe l'eau et plus son volume varie d'une saison à l'autre. C'est ce comportement qui rend les fortes argiles à la fois sensibles au gonflement en hiver et au retrait en été. Une montmorillonite chargée de sodium tient le haut du tableau, une kaolinite reste bien plus stable.
Comment l'indice sépare argiles et limons
C'est l'apport le plus direct de ce paramètre. À limite de liquidité égale, un sol au-dessus d'un certain indice est une argile, en dessous c'est un limon. Cette frontière se lit sur l'abaque de Casagrande, un graphique qui porte la limite de liquidité en abscisse et l'indice de plasticité en ordonnée.
Sur ce graphique, une droite oblique appelée ligne A partage les sols fins. Son équation relie l'indice de plasticité à la limite de liquidité, IP égale 0,73 multiplié par la limite de liquidité diminuée de 20.
- Au-dessus de la ligne A, le sol est une argile, le symbole commence par un C.
- Sous la ligne A, le sol est un limon, le symbole commence par un M.
- Entre un indice de 4 et 7 au-dessus de la ligne, le sol reçoit le double symbole CL-ML, à mi-chemin entre l'argile et le limon.
Couplé à la limite de liquidité, l'indice donne ainsi le symbole de classification du sol fin, dans le système USCS et dans la classification GTR utilisée en terrassement routier pour juger l'argilosité d'un matériau.
Attention : l'abaque de Casagrande ne vaut que pour les sols fins, ceux dont plus de la moitié des grains passent le tamis de 0,08 mm. Sur un sable ou une grave, on classe par la taille des grains, pas par l'indice de plasticité.
L'activité de l'argile, l'indice rapporté à la fraction fine
Un indice élevé vient parfois d'une grande quantité d'argile, parfois d'une argile peu abondante mais agressive vis-à-vis de l'eau. Pour trancher, on rapporte l'indice à la part de fines particules du sol.
C'est l'activité de l'argile, introduite par Skempton en 1953. Elle se calcule comme le rapport de l'indice de plasticité à la fraction de particules inférieures à 2 microns, exprimée en pourcentage. Une activité forte signale une argile gonflante, type montmorillonite, une activité faible une argile stable comme la kaolinite.
- Une activité sous 0,75 classe le sol parmi les argiles inactives.
- Une activité au-delà de 1,25 signale une argile active, à fort potentiel de gonflement.
- Le même raisonnement se retrouve avec la valeur au bleu de méthylène, qui mesure la surface des fines.
Cette lecture relie l'indice de plasticité au comportement de retrait et de gonflement d'un sol argileux, à l'origine d'une grande part des fissures sur maison individuelle. L'indice à lui seul ne suffit pas à conclure, il oriente vers les essais qui confirment le caractère gonflant.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que l'indice de plasticité
Comment calcule-t-on l'indice de plasticité
Quelle est l'unité de l'indice de plasticité
Que signifie un indice de plasticité élevé
Comment l'indice de plasticité sépare-t-il argiles et limons
Qu'est-ce que la ligne A de l'abaque de Casagrande
L'indice de plasticité se mesure-t-il directement
Quelles valeurs d'indice de plasticité selon le sol
Qu'est-ce que l'activité d'une argile
Que veulent dire les lettres IP
Quelle différence entre indice de plasticité et limites d'Atterberg
Un sol non plastique a-t-il un indice de plasticité
À retenir
- L'indice de plasticité IP est l'écart entre la limite de liquidité et la limite de plasticité, la largeur de la plage où le sol reste malléable.
- Il s'exprime en pourcentage, comme une différence de teneurs en eau, et se calcule, il ne se mesure pas par un essai dédié.
- Un indice faible signale un limon ou un sol peu argileux, un indice élevé une argile plastique.
- Sur l'abaque de Casagrande, sa position par rapport à la ligne A sépare les argiles des limons.
- Rapporté à la fraction sous 2 microns, il donne l'activité de l'argile, indicateur du caractère gonflant.
