Avant de poser une route, un dallage ou une plateforme logistique, on contrôle que le sol compacté ne s'enfoncera pas sous les charges. L'essai à la plaque répond avec un chiffre, le module EV2, exprimé en mégapascals. Vous tenez un résultat d'essai et vous voulez savoir si votre plateforme passe, ce que vaut le rapport k, ou à quelle classe de portance vous arrivez. On détaille ce que mesure chaque valeur, comment l'essai se déroule, et pourquoi le rapport k trompe la moitié des chantiers.
Sommaire
- L'essai à la plaque mesure la portance d'une plateforme
- La plaque applique deux cycles de charge sur le sol
- Les modules EV1 et EV2 montrent comment le sol se déforme
- Ce qui fait rater une réception de plateforme
- La dynaplaque contrôle la portance plus vite
- Les classes PF situent la plateforme selon sa portance
- La norme NF P 94-117 encadre l'essai
- Questions fréquentes
L'essai à la plaque mesure la portance d'une plateforme
La portance, c'est l'aptitude d'un sol compacté à résister aux contraintes et aux déformations que la circulation lui applique. Sur un chantier de terrassement, on la mesure avant de monter la couche suivante. Un fond de forme trop mou se tasse plus tard sous le poids de la chaussée ou du dallage, et le revêtement se fissure.
L'essai à la plaque sert à réceptionner cette portance avec une valeur chiffrée. Il fait partie des mesures réalisées directement sur le terrain, au même titre que le pénétromètre ou le pressiomètre, mais il vise un objet précis, la surface d'appui d'une structure.
On le retrouve surtout sur trois types d'ouvrages :
- Les plateformes routières et les voiries, avant la pose des couches de chaussée.
- Les dallages industriels et les plateformes logistiques, où la moindre déformation gêne le roulage et le stockage.
- Les plateformes ferroviaires et aéroportuaires, soumises à des charges lourdes et répétées.
À noter : le Cerema distingue la portance à court terme, mesurée en phase chantier et inscrite au cahier des charges, de la portance à long terme, qui sert au calcul des épaisseurs de chaussée. Un limon sec mal compacté donne un module élevé le jour de l'essai et s'effondre après un hiver pluvieux. La mesure du jour ne dit rien de l'hiver suivant.
La plaque applique deux cycles de charge sur le sol
Le principe tient en une image. On pose une plaque rigide circulaire de 60 cm de diamètre sur le sol, on la charge avec un vérin qui prend appui sous un camion chargé, et on mesure de combien la plaque s'enfonce en son centre. Le camion doit peser assez pour appliquer au moins 8 tonnes sur la plaque, avec ses pneus à 1,20 m au minimum du centre de la plaque.
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1
Mise en place de la plaque
La plaque de 60 cm repose sur le sol avec une fine couche de sable qui comble les creux et assure un contact plan.
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2
Premier cycle de charge
La pression monte de 0 à 0,25 MPa, soit environ 7 070 daN sur la plaque. On attend que l'enfoncement se stabilise sous 0,02 mm par 15 secondes, on relève la mesure, puis on redescend à zéro.
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3
Second cycle de charge
La pression monte de 0 à 0,20 MPa, soit environ 5 645 daN. Même attente de stabilisation, même relevé d'enfoncement, puis déchargement.
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4
Lecture de l'enfoncement
Une poutre de Benkelman munie d'un comparateur au centième mesure le tassement de la plaque à chaque palier.
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5
Calcul du module
L'enfoncement du second cycle donne EV2 par la formule de Boussinesq. C'est la seule grandeur que la norme demande.
La plage de mesure de l'essai va de 20 à 250 MPa. Au-delà, le sol est trop raide pour que la plaque l'enfonce de façon exploitable, et la norme ne reconnaît plus la valeur. Comptez 4 à 6 mesures par heure, ce qui explique pourquoi personne ne couvre une grande surface à la plaque statique.
Qui réalise l'essai : un laboratoire géotechnique ou un bureau d'études équipé du matériel, souvent missionné en contrôle extérieur par le maître d'ouvrage. Le rapport d'essai indique EV2, le rapport k, le nombre de points testés et la classe atteinte. L'essai s'applique aux matériaux dont les plus gros éléments restent sous 200 mm.
Les modules EV1 et EV2 montrent comment le sol se déforme
Un essai à la plaque produit deux modules, plus un rapport entre les deux. Chacun raconte une chose différente. Et un seul figure encore dans la norme.
EV1 et EV2 décrivent deux états du sol
Le module EV1 vient du premier chargement. Il décrit la déformabilité du sol dans son état de compacité au moment de l'essai. Un EV1 faible signale un compactage insuffisant, un matériau médiocre ou une teneur en eau trop forte.
Le module EV2 vient du second chargement, après que le premier passage a déjà tassé le sol. C'est la valeur retenue pour qualifier la portance et pour situer la plateforme dans une classe. Plus EV2 est élevé, moins la plateforme se déforme sous la charge.
Le rapport k renseigne sur le compactage, sans le mesurer
Le rapport k vaut EV2 divisé par EV1. Un rapport bas signifie que le second passage n'a presque plus rien à tasser, ce qui traduit le plus souvent un matériau déjà bien serré. Un rapport élevé montre que le sol s'est encore réarrangé entre les deux cycles, donc que le vérin a fini le travail du compacteur.
Mais le sens du chiffre dépend aussi du matériau, de son comportement élastique et de son humidité. Une grave propre et une argile limoneuse ne donnent pas le même k à compactage égal.
Attention : la norme actuelle ne retient plus ni EV1 ni le rapport k, comme le rappelle le Cerema. Elle précise que l'essai ne caractérise pas le taux de compactage des sols de la plateforme auscultée. EV1 et k viennent du mode opératoire historique du LCPC et survivent parce que les cahiers des charges continuent de les exiger. Un k conforme ne vaut pas certificat de compactage.
Les seuils, eux, ne sortent pas de la norme non plus. Ils sont fixés au cahier des charges du chantier par le géotechnicien.
| Grandeur | D'où elle vient | Ce que le cahier des charges demande souvent |
|---|---|---|
| EV2 | Norme NF P 94-117-1, second cycle | Valeur minimale de la classe visée |
| EV1 | Mode opératoire LCPC, premier cycle | Aucune valeur seuil directe |
| Rapport k | EV2 divisé par EV1, hors norme | Inférieur à 2, parfois 2,2 |
| Coefficient kW | Norme NF P 94-117-3, un seul cycle à 70 kPa | Souvent 50 MPa/m sous dallage |
Bon à savoir : deux grandeurs de cet essai portent la lettre k, et beaucoup de rapports les confondent. Le rapport k est un nombre sans unité, EV2 sur EV1. Le coefficient de réaction de Westergaard, noté kW, s'exprime en MPa/m et sert au calcul des dallages de bâtiment. Rien à voir. Pour aller au fond du sujet, voyez comment se calcule le module de réaction d'un sol.
Un rapport d'essai arrive sur votre bureau. Voici ce que vous devriez y trouver avant de valider quoi que ce soit.
À regarder sur un rapport d'essai à la plaque
Reste la partie que les rapports d'essai ne racontent pas, celle qui fait recommencer une réception.
Ce qui fait rater une réception de plateforme
Un EV2 conforme ne suffit pas à réceptionner une plateforme. Le Cerema demande de contrôler quatre choses : la qualité des matériaux, leur mise en œuvre, la portance et l'efficacité du drainage. Le module n'est qu'un quart de la décision.
Les erreurs qui invalident une mesure
- Mesurer par temps de gel, de dégel ou de pluie. Les conditions d'intervention imposent une surface fermée et une météo sèche.
- Mesurer trop tôt après un traitement. Il faut attendre 48 heures après un traitement à la chaux, et normalement 28 jours après un liant hydraulique.
- Utiliser la plaque sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques. On mesure alors la raideur de la prise cimentaire, pas le module de calcul.
- Juger sur une moyenne. Chaque valeur mesurée doit dépasser le module minimal du marché, pas la moyenne des points.
- Surclasser la plateforme sur la foi des essais. De bons résultats ne suffisent pas, le classement se décide au stade des études.
La densité de points conditionne la valeur du contrôle
Une plateforme contrôlée en trois points ne prouve rien. Le Cerema recommande un essai tous les 500 m² sur l'arase et un essai tous les 250 m² sur la couche de forme. Sur une chaussée courante, cela revient à un point tous les 60 m en arase et tous les 30 m en couche de forme, en alternant les positions en quinconce.
Le nombre de points hors seuil décide de la suite
Quand des valeurs passent sous le module minimal, la gravité se lit au pourcentage de points non conformes.
| Points sous le seuil | Niveau d'anomalie | Suite donnée |
|---|---|---|
| Zone isolée visible | Niveau 1 | Purge immédiate ou traitement au liant |
| Moins de 10 % | Niveau 2 | Réparation prévue au marché, purge ou drainage |
| 10 à 50 % | Niveau 3 | Analyse technique et économique du maître d'œuvre |
| Plus de 50 % | Niveau 4 | Le dimensionnement de l'ouvrage est remis en cause |
Ces pourcentages sont indicatifs et s'adaptent aux enjeux du chantier. Sur une voie à fort trafic, un maître d'œuvre resserre la maille.
La dynaplaque contrôle la portance plus vite
L'essai statique demande du temps et un camion lesté. Pour multiplier les points sur une grande surface, les chantiers passent à un essai dynamique. Le principe change, le but reste le même.
La dynaplaque travaille sur une plaque rigide de 600 mm, comme l'essai statique. Une masse tombe sur un ressort amortisseur et produit une sollicitation comparable au passage d'un essieu chargé à 13 tonnes roulant à 60 km/h. La plaque reçoit trois chocs. Les deux premiers la calent, le troisième donne la mesure. Le résultat est un module dynamique noté Edyn, exprimé en mégapascals.
| Critère | Essai à la plaque | Dynaplaque |
|---|---|---|
| Grandeur obtenue | Module EV2 | Module Edyn |
| Sollicitation | Deux chargements statiques par vérin | Trois chocs par masse tombante |
| Plage de mesure | 20 à 250 MPa | 20 à 100 MPa (modèle 1), 20 à 250 MPa (modèle 2) |
| Rendement | 4 à 6 mesures par heure | 20 à 40 mesures par heure |
| Norme | NF P 94-117-1 | NF P 94-117-2 |
Le choix dépend du besoin. La plaque statique reste l'essai de référence historique, celui qui a servi à caler les résultats des essais dynamiques. La dynaplaque convient au contrôle de routine sur de grandes surfaces, à condition de rester dans sa plage de mesure.
Attention : ne confondez pas la dynaplaque avec la plaque dynamique légère, ce petit appareil portable à plaque de 30 cm qui donne un module EVD. Cet essai n'est pas normalisé en France, ses valeurs restent indicatives, il investigue 30 à 40 cm de profondeur et se limite aux modules compris entre 15 et 70 MPa. Un rapport qui présente un EVD comme une réception de plateforme sort du cadre.
Les classes PF situent la plateforme selon sa portance
Une fois EV2 connu, on rattache la plateforme à une classe de portance, notée PF. Ces classes viennent du Guide des terrassements routiers et servent à dimensionner les couches qui viennent au-dessus. Plus la classe est haute, moins la plateforme se déforme sous la charge, ce qui permet d'alléger la structure de chaussée.
| Classe de portance | Module de déformation | Lecture |
|---|---|---|
| PF1 | 20 à 50 MPa | Portance faible, support de base |
| PF2 | 50 à 80 MPa | Portance courante des plateformes |
| PF2qs | 80 à 120 MPa | PF2 de qualité supérieure, créée par la norme chaussées |
| PF3 | 120 à 200 MPa | Portance élevée, trafic important |
| PF4 | Plus de 200 MPa | Portance maximale, ouvrages exigeants |
Le guide des terrassements de 2000 ne connaissait que quatre classes, avec une PF2 large de 50 à 120 MPa. La norme de dimensionnement des chaussées neuves NF P 98-086 a coupé cette classe en deux en 2011, ajoutant la PF2qs entre 80 et 120 MPa. Certains guides régionaux la notent PF2+, d'autres guides autoroutiers PF23. L'édition 2024 du guide des terrassements, publiée par l'IDRRIM, a intégré cette classe et repris la classification européenne des matériaux.
Trois réflexes pour lire ce tableau sans se tromper.
- Les seuils des classes PF sont des valeurs à long terme, retenues pour le calcul de la chaussée.
- La valeur exigée à la réception est une valeur à court terme, proposée par le géotechnicien au cahier des charges.
- Ces deux valeurs coïncident souvent, mais un bon résultat le jour de l'essai ne surclasse pas la plateforme.
Reste le cadre normatif, qui explique pourquoi trois essais différents portent le même nom.
La norme NF P 94-117 encadre l'essai
L'essai à la plaque suit une norme française découpée en trois parties. Chaque partie correspond à un mode de chargement et à une grandeur différente.
| Norme | Objet | Grandeur |
|---|---|---|
| NF P 94-117-1 | Module sous chargement statique à la plaque, homologuée en 2000 | EV2, en MPa |
| NF P 94-117-2 | Module sous chargement dynamique, dynaplaque, 2004 | Edyn, en MPa |
| NF P 94-117-3 | Coefficient de réaction sous chargement statique, 2008 | kW, en MPa/m |
La première partie fixe le mode opératoire de l'essai statique pour les plateformes de terrassement et d'assainissement destinées aux infrastructures routières, ferroviaires et aéroportuaires. Les matériaux concernés suivent la classification de la norme NF P 11-300, avec des éléments qui restent sous 200 mm.
La troisième partie sort du cadre routier. L'essai de Westergaard charge une plaque de 600, 750 ou 762 mm jusqu'à 70 kPa, en un seul cycle, et mobilise un massif de réaction de 3,2 tonnes. Le coefficient kW obtenu sert au calcul des dallages de bâtiment, à usage d'habitation ou industriel. Il ne s'applique ni aux plateformes routières ni aux plateformes ferroviaires.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que l'essai à la plaque
Que mesure le module EV2
À quoi sert le module EV1
Qu'indique le rapport k entre EV2 et EV1
Comment se déroule un essai à la plaque statique
Quelle différence entre l'essai à la plaque et la dynaplaque
Quelle valeur de EV2 pour une plateforme de classe PF2
À quoi servent les classes PF1 à PF4
L'essai à la plaque mesure-t-il le compactage du sol
Combien de points de mesure faut-il sur une plateforme
Quand l'essai à la plaque est-il déconseillé
Quelle norme encadre l'essai à la plaque
À retenir
- L'essai à la plaque mesure la portance d'une plateforme et donne le module EV2, entre 20 et 250 MPa.
- EV2 est la seule grandeur normalisée. EV1 et le rapport k viennent du mode opératoire historique du LCPC et des cahiers des charges.
- La norme précise que l'essai ne caractérise pas le taux de compactage. Un rapport k sous 2 ne vaut pas certificat de compactage.
- Le rapport k et le coefficient de Westergaard kW n'ont rien à voir, l'un est sans unité, l'autre s'exprime en MPa/m.
- Les classes PF1 à PF4 sont des valeurs à long terme. Un bon résultat le jour de l'essai ne surclasse pas la plateforme.
- La dynaplaque travaille aussi sur une plaque de 600 mm et donne Edyn, pas EV2. Comptez 20 à 40 mesures par heure contre 4 à 6.
- Chaque valeur mesurée doit dépasser le seuil du marché, pas la moyenne des points.
Pour aller plus loin
Le pénétromètre dynamique, pour sonder la résistance du sol en profondeur Le pressiomètre Ménard et ses deux paramètres de calcul de fondation Comment se lisent les classes de plateforme PF1 à PF4Sources
Cerema, Méthodologie de mesure de la portance des plates-formes, note d'information n°1, mars 2018 Cerema, Dimensionnement des épaisseurs de couche de forme pour PF2qs, note d'information n°2, mars 2017 Cerema et IDRRIM, Guide des terrassements des remblais et des couches de forme, édition 2024