L'essai Proctor détermine la teneur en eau qui permet de compacter un sol au maximum. L'essai CBR mesure ensuite la charge supportée par ce sol compacté avant qu'il s'enfonce, exprimée par un indice en pourcentage. Réalisés au laboratoire sur un échantillon prélevé sur le terrain, ils fixent la densité à viser sous un remblai, une plateforme ou une route. Ce guide détaille le déroulement des deux essais, le calcul de l'indice CBR, la lecture des résultats et leur usage sur le chantier.
Les points clés à retenir
- Proctor, NF P 94-093 : donne la teneur en eau optimale et la masse volumique sèche maximale du sol.
- Indice CBR, NF P 94-078 : effort mesuré sur le sol divisé par l'effort de référence, multiplié par 100.
- Proctor modifié : environ 4,5 fois l'énergie du Proctor normal, pour une densité plus forte avec moins d'eau.
- Objectif q4 : 95 % de l'optimum Proctor normal en moyenne sur un corps de remblai.
Sommaire
- Les essais Proctor et CBR mesurent le serrage puis la portance
- Un essai Proctor se déroule en cinq étapes
- Le Proctor normal et le Proctor modifié n'ont pas la même énergie
- La teneur en eau optimale donne la densité la plus forte
- Lire une courbe Proctor et juger sa marge de manœuvre
- L'essai CBR mesure la portance du sol compacté
- Un IPI ou un CBR faible se corrige de trois façons
- Le chantier transforme l'optimum Proctor en objectif de compactage
- Un barème public chiffre l'essai Proctor et l'IPI
- Deux normes françaises encadrent les essais Proctor et CBR
- Vérifier les résultats Proctor et CBR dans un rapport
- Questions fréquentes
Les essais Proctor et CBR mesurent le serrage puis la portance
Les deux essais répondent à deux questions qui se suivent. Le Proctor cherche dans quelles conditions un sol se compacte le mieux. Le CBR mesure la charge supportée par ce sol, une fois compacté, sans s'enfoncer.
Ils travaillent tous les deux sur un sol prélevé au chantier ou en sondage, puis compacté en laboratoire dans un moule. Ils font partie des essais de laboratoire qui identifient et classent un sol. L'analyse granulométrique trie les grains, les limites d'Atterberg jugent la plasticité d'une argile. Le Proctor et le CBR, eux, regardent le comportement du sol une fois serré.
Étape 1
Proctor
Trouver l'humidité qui donne le serrage maximal.
Étape 2
CBR et IPI
Poinçonner le sol compacté et chiffrer sa portance.
Étape 3
Chantier
Fixer la densité à atteindre et l'épaisseur des couches.
| Repère | Essai Proctor | Essai CBR |
|---|---|---|
| Question posée | À quelle humidité le sol se compacte le mieux | Quelle charge le sol compacté supporte |
| Résultat livré | Teneur en eau optimale et masse volumique sèche maximale | Indice de portance, en pourcentage |
| Variantes | Normal (OPN) et modifié (OPM) | IPI, CBR immédiat, CBR après immersion |
| Norme | NF P 94-093 | NF P 94-078 |
| Usage | Fixer la densité à viser sur le chantier | Juger la circulation des engins et la portance sous chaussée |
Le premier fixe la cible. Le second chiffre la portance du sol une fois cette cible atteinte.
Un essai Proctor se déroule en cinq étapes
Le principe tient en une idée. Le laboratoire compacte le même sol plusieurs fois, chaque fois à une teneur en eau différente, sous une énergie rigoureusement identique, puis repère la teneur en eau qui donne la densité la plus forte.
- 1
Préparer le matériau
Le sol est préparé selon la norme, écrêté à 20 mm, puis divisé en cinq ou six parts humidifiées de façon croissante, de la plus sèche à la plus humide.
- 2
Compacter dans le moule
Chaque part est damée en couches, sous une dame de masse et de hauteur de chute fixées. Le nombre de coups par couche est imposé : 25 dans le moule Proctor, 56 dans le moule CBR, plus large.
- 3
Peser et étuver
Le sol compacté est pesé et son volume relevé pour calculer sa masse volumique. Un prélèvement passé à l'étuve donne la teneur en eau réelle de la part.
- 4
Reporter les points
Chaque part fournit un point : teneur en eau en abscisse, masse volumique sèche en ordonnée.
- 5
Tracer la courbe
Les points reliés dessinent une courbe en cloche. Son sommet marque l'optimum Proctor, le couple teneur en eau optimale et masse volumique sèche maximale.
Le choix du moule dépend de la taille des grains :
- Moule Proctor (environ 1 litre) pour les sols fins, sables et limons.
- Moule CBR (152 mm de diamètre, environ 2,8 litres) dès la présence de graviers jusqu'à 20 mm, et toujours si un CBR doit suivre sur la même éprouvette.
À noter : l'essai porte sur la fraction de sol inférieure à 20 mm. Quand le matériau contient des éléments plus gros, la norme NF P 94-093 fixe les conditions dans lesquelles l'essai reste applicable et la correction à apporter au résultat.
Le Proctor normal et le Proctor modifié n'ont pas la même énergie
Même essai, deux versions. L'énergie appliquée au sol change, et trois paramètres la fixent : la masse de la dame, sa hauteur de chute, le nombre de couches. Le nombre de coups par couche dépend du moule, 25 dans le moule Proctor et 56 dans le moule CBR. Pour un même moule, il reste identique dans les deux versions.
| Paramètre | Proctor normal (OPN) | Proctor modifié (OPM) |
|---|---|---|
| Masse de la dame | 2 490 g | 4 535 g |
| Hauteur de chute | 305 mm | 457 mm |
| Nombre de couches | 3 | 5 |
| Densité obtenue | Masse volumique sèche maximale plus basse | Masse volumique sèche maximale plus haute |
| Teneur en eau optimale | Plus élevée | Plus basse |
| Référence pour | Remblais, couches de forme, plateformes | Assises de chaussée, matériaux fortement sollicités |
Mettez ces chiffres bout à bout. Une dame près de deux fois plus lourde, tombant 50 % plus haut, sur cinq couches au lieu de trois : le Proctor modifié applique environ quatre fois et demie l'énergie du Proctor normal.
Sur le même sol, la courbe se déplace vers le haut et vers la gauche. Densité maximale plus forte, humidité optimale plus faible.
Attention : un chiffre de densité ne veut rien dire sans sa référence. Un compactage annoncé à 96 % de l'OPM et un compactage à 96 % de l'OPN ne décrivent pas le même serrage. Vérifiez toujours quelle version sert de base au marché.
La teneur en eau optimale donne la densité la plus forte
Le couple optimal décide de la tenue de l'ouvrage dans le temps. Un remblai mal compacté garde des vides, et sous le poids d'une route ou d'un bâtiment, ces vides se referment : la plateforme s'affaisse.
- Trop sec : les grains glissent mal les uns sur les autres et refusent de se réarranger. Les vides restent nombreux, la densité plafonne bas.
- Trop humide : l'eau en excès occupe la place des grains et absorbe une partie des coups de dame. Passé l'optimum, la densité redescend.
- À l'optimum : une teneur en eau précise donne le serrage le plus fort. Le chantier cherche à compacter au plus près de cette humidité.
Ce qui fait rater la teneur en eau visée sur le terrain
- Un sol détrempé après trois jours de pluie, à aérer ou à laisser ressuyer.
- Un stock laissé au soleil en août, trop sec, qui réclame un arrosage maîtrisé avant compactage.
- Une extraction en pleine nappe, où le matériau sort déjà au-dessus de son optimum.
- Un arrosage mal réparti ou trop superficiel, qui mouille la surface sans amener toute la couche à la teneur en eau visée.
Lire une courbe Proctor et juger sa marge de manœuvre
La courbe se lit d'un coup d'œil. En abscisse, la teneur en eau. En ordonnée, la masse volumique sèche. Les points relevés dessinent une cloche dont le sommet donne l'optimum.
La forme du sommet donne un premier indice. Un sommet pointu suggère une plage d'humidité étroite, un sommet étalé une marge plus large pour le compacteur. Cet indice se confirme avec la nature du sol et sa plasticité. Le guide des terrassements du Cerema traduit cette marge autrement : par la sensibilité à l'eau.
Les sols sensibles à l'eau
Les sols fins peu plastiques, limons et loess, changent brutalement de consistance pour de faibles variations de teneur en eau, en particulier quand leur humidité naturelle approche l'optimum Proctor normal. Une averse suffit à bloquer le chantier.
Les sols insensibles à l'eau
À l'autre bout, un sable propre, avec au plus 5 % de grains passant au tamis de 63 µm et une valeur au bleu inférieure à 0,2, est classé insensible à l'eau. Sa tenue change peu avec la pluie, ce qui facilite le travail par temps humide.
Cette lecture complète la courbe sans la remplacer. Elle annonce le comportement du sol sous la pluie ou la sécheresse du chantier.
L'essai CBR mesure la portance du sol compacté
L'essai CBR, pour California Bearing Ratio ou indice portant californien, mesure la portance d'un sol compacté, sa résistance à l'enfoncement sous charge. Il a été mis au point en 1929 par le service des routes de Californie, comme le rappelle la note du Cerema sur la mesure de la portance des plates-formes.
Un piston de 49,6 mm de diamètre (19,3 cm² de section) s'enfonce à 1,27 mm par minute dans l'éprouvette compactée au moule CBR. L'appareil relève l'effort nécessaire aux enfoncements de 2,5 mm et de 5 mm.
Calculer l'indice CBR à 2,5 mm et à 5 mm
L'indice CBR est un rapport sans unité. L'effort mesuré sur le sol est divisé par l'effort obtenu, au même enfoncement, sur un matériau de référence, une grave concassée de qualité qui vaut 100 par définition.
Le calcul selon la norme NF P 94-078
- À 2,5 mm : effort mesuré ÷ 13,35 kN × 100.
- À 5 mm : effort mesuré ÷ 19,93 kN × 100.
- Indice retenu : la plus grande des deux valeurs, écrite sans décimale.
- Exemple : 2,0 kN relevés à 2,5 mm donnent 15, et 2,6 kN à 5 mm donnent 13. L'indice CBR vaut 15.
Un CBR de 15 signifie donc une portance égale à 15 % de celle du concassé de référence. Le symbole pour cent disparaît souvent dans les rapports : « CBR 15 » et « 15 % » désignent la même valeur.
Bon à savoir : les documents américains appliquent une autre règle. Ils retiennent la valeur à 2,5 mm et refont l'essai si celle à 5 mm ressort plus haut. Un rapport français suit la norme NF P 94-078, qui garde directement la plus forte des deux.
Trois indices sortent du même appareillage
La norme française couvre trois indices. Ils diffèrent par la surcharge posée sur l'éprouvette et par son passage dans l'eau.
| Indice | Conditions de mesure | Ce qu'il sert à décider |
|---|---|---|
| IPI, indice portant immédiat | Juste après compactage, sans surcharge | Si les engins de chantier circulent sur le sol, et son état hydrique |
| CBR immédiat | Juste après compactage, avec anneaux de surcharge | La portance du sol à son état de mise en œuvre |
| CBR après immersion | Après 4 jours sous eau, avec surcharge | La tenue du sol détrempé, et son gonflement mesuré pendant l'immersion |
Les anneaux de surcharge simulent le poids des couches posées au-dessus du sol. Le CBR après immersion évalue la portance et le gonflement du sol après quatre jours sous eau. Pour un sol sensible à l'eau, il renseigne sur sa tenue après un hiver pluvieux.
L'IPI classe l'état hydrique d'un limon peu plastique (classe F1)
th : état le plus humide, inutilisable en l'état. h : humide. m : état moyen, employé sans difficulté particulière. Au-delà, le guide classe le sol par sa teneur en eau.
Ces seuils viennent du fascicule 2 du guide des terrassements, publié par le Cerema, pour la classe F1 : sols fins dont la valeur au bleu ne dépasse pas 2,5 ou l'indice de plasticité 12. Le même sol change de verdict selon son humidité du jour.
Exemple réel : le rapport G2 AVP de la ZAC des Portes de Noiseau (Val-de-Marne, 2022) relève des IPI de 2,0 à 9,1 sur quatre sondages de limons et d'argiles du même terrain. Deux échantillons sortent en état humide, deux en état moyen. Le rapport retient un traitement à la chaux sur 0,5 m pour le dépôt de bus et ses accès. Pour les dessertes de logements, il propose une couche de forme granulaire de 75 cm, ou de 60 cm avec un géotextile.
Un indice CBR n'est donc jamais une propriété fixe du sol. Il dépend de la teneur en eau, de la densité et du degré de saturation au moment de l'essai. Toute valeur n'a de sens qu'accompagnée de ces conditions.
Un IPI ou un CBR faible se corrige de trois façons
Un sol à faible portance n'empêche pas de construire une voirie ou une plateforme. Il change l'épaisseur et la nature des couches posées dessus, choix fait lors du dimensionnement de la chaussée.
- Épaissir la couche de forme : une couche de matériau granulaire insensible à l'eau, d'épaisseur fixée par l'étude, répartit la charge sur le sol faible.
- Traiter le sol en place : la chaux assèche un limon trop humide, le liant hydraulique le rigidifie. Le traitement des sols à la chaux ou au ciment se valide par des essais d'aptitude en laboratoire.
- Substituer le matériau : purger le sol médiocre et le remplacer par un matériau d'apport plus portant.
Face à une portance faible, le rapport doit préciser
- La valeur après immersion, pas uniquement la valeur immédiate, sur un sol fin sensible à l'eau.
- Le gonflement relevé pendant l'immersion, signe d'un sol argileux à surveiller.
- L'épaisseur de couche de forme à prévoir pour atteindre la portance visée.
- L'opportunité d'un traitement à la chaux ou au liant hydraulique, avec son dosage à confirmer.
Le chantier transforme l'optimum Proctor en objectif de compactage
La masse volumique sèche maximale du laboratoire devient le mètre étalon du terrain. Le marché fixe un pourcentage à atteindre, et le contrôle vérifie qu'il est tenu.
Ces objectifs portent un code, hérité du guide des terrassements édité par le Cerema. Deux d'entre eux reviennent presque toujours.
| Objectif | Où il s'applique | Densité moyenne de la couche | Densité minimale en fond de couche |
|---|---|---|---|
| q4 | Corps de remblai | 95 % de l'optimum Proctor normal | 92 % de l'optimum Proctor normal |
| q3 | Couche de forme | 98,5 % de l'optimum Proctor normal | 96 % de l'optimum Proctor normal |
Deux précisions évitent les malentendus :
- Le fond de couche a son propre minimum. Il garantit l'objectif sur toute l'épaisseur de la couche, et pas uniquement en surface.
- La hauteur du remblai : ces règles valent pour des remblais de moins de 15 mètres. Au-delà, une étude spécifique fixe le compactage.
Le compactage obtenu se mesure ensuite sur place. Le contrôle du compactage se fait au gamma-densimètre, au densitomètre à membrane ou au pénétromètre. Ces mesures de terrain prolongent la référence de laboratoire sans la remplacer.
Un barème public chiffre l'essai Proctor et l'IPI
Les essais Proctor et CBR sont rarement commandés seuls. Ils entrent dans les analyses de laboratoire d'une étude géotechnique ou d'une étude routière. Le barème 2026 du laboratoire routes et matériaux du Département de la Manche donne un ordre d'idée des prix unitaires :
| Prestation, libellé du barème | Code | Prix au barème |
|---|---|---|
| Éprouvette Proctor normal | 0233 | 66,00 € |
| Étude Proctor | 0238 | 462,00 € |
| Indice portant immédiat | 0239 | 82,80 € |
| Teneur en eau | 0079 | 33,00 € |
| Valeur au bleu (VBS) | 0222 | 84,00 € |
Tarifs unitaires d'un laboratoire public, sans mention HT ou TTC au barème. Un bureau d'études privé fixe ses propres prix.
Côté délai, le CBR après immersion impose à lui seul quatre jours d'éprouvette sous eau avant le poinçonnement. À cela s'ajoutent le compactage, l'étuvage et la rédaction du procès-verbal.
Deux normes françaises encadrent les essais Proctor et CBR
Deux normes encadrent les essais, un guide encadre l'emploi des sols :
- NF P 94-093 (octobre 2014) : détermination des références de compactage d'un matériau, teneur en eau optimale et masse volumique sèche maximale, en versions normale et modifiée.
- NF P 94-078 (mai 1997) : indice CBR après immersion, indice CBR immédiat et indice portant immédiat, mesurés sur éprouvette compactée dans le moule CBR.
- Le guide des terrassements : classement des matériaux et conditions de leur emploi en remblai et en couche de forme.
Le guide des terrassements, appelé GTR depuis 1992 et révisé en 2000, a été mis à jour en 2023 et republié en 2024 par le Cerema, en deux fascicules : principes généraux et annexes techniques. Sa classification des sols est désormais alignée sur la norme européenne NF EN 16907-2. Les sols fins y sont notés F1 à F4, à côté d'autres familles pour les sables, les graves et les roches.
Pour les mélanges traités ou non aux liants hydrauliques, la norme européenne NF EN 13286-47 (novembre 2021) décrit aussi le CBR, l'IPI et le gonflement linéaire. Un ancien rapport qui classe les sols selon la norme NF P 11-300, avec les classes A1 ou A2, reste exploitable. Pour un nouveau projet, la classification à appliquer est celle des documents retenus pour l'opération, le plus souvent le GTR actualisé.
Vérifier les résultats Proctor et CBR dans un rapport
Un procès-verbal de laboratoire tient souvent sur une page. Ces cinq points méritent d'y être cherchés avant de valider une analyse.
Un bon rapport Proctor et CBR montre
- La teneur en eau optimale et la masse volumique sèche maximale chiffrées, et non décrites en mots.
- La courbe tracée, avec les points d'essai visibles, et non le sommet seul.
- La version utilisée, normale ou modifiée, nommée à côté de chaque valeur.
- Pour le CBR, l'indice mesuré parmi les trois, avec la teneur en eau et la densité de l'éprouvette.
- Le rattachement à votre projet, remblai, plateforme ou chaussée, et non un chiffre isolé.
Questions fréquentes
À quoi sert l'essai Proctor ?
Comment se fait l'essai Proctor ?
Quelle différence entre le Proctor normal et le Proctor modifié ?
Comment se définit l'optimum Proctor ?
Comment lire une courbe Proctor ?
C'est quoi l'indice CBR ?
Comment calculer l'indice CBR ?
Quelle différence entre IPI, CBR immédiat et CBR après immersion ?
Quelle différence entre l'essai Proctor et l'essai CBR ?
Comment réagir face à un IPI ou un CBR faible ?
Quel taux de compactage viser sur un remblai ?
Combien coûte un essai Proctor ?
À retenir
- L'essai Proctor donne la teneur en eau optimale et la masse volumique sèche maximale d'un sol, pour une énergie de compactage donnée.
- Le Proctor modifié applique environ quatre fois et demie l'énergie du normal. 96 % de l'OPM et 96 % de l'OPN ne décrivent pas le même serrage.
- L'indice CBR divise l'effort mesuré par 13,35 kN à 2,5 mm et par 19,93 kN à 5 mm, puis retient la plus grande valeur.
- L'IPI se mesure sans surcharge, le CBR immédiat avec surcharge, le CBR après immersion après quatre jours sous eau.
- Sur chantier, l'objectif q4 vise 95 % de l'optimum Proctor normal en moyenne, la couche de forme vise q3 à 98,5 %.
Pour aller plus loin
Trier les grains et mesurer la plasticité : les essais d'identification Mesurer le gonflement d'une argile au laboratoire Contrôler la portance d'une plateforme avec l'essai à la plaqueSources
AFNOR, norme NF P 94-093 (octobre 2014), détermination des références de compactage d'un matériau, essais Proctor normal et modifié
AFNOR, norme NF P 94-078 (mai 1997), indice CBR après immersion, indice CBR immédiat et indice portant immédiat
Département de la Manche, barème 2026 de la direction des routes, prestations de laboratoire
Cerema et IDRRIM, guide des terrassements des remblais et des couches de forme, fascicule 1 (principes généraux) et fascicule 2 (annexes techniques), édition 2024
