Fondations soumises au gel

Cet article traite du processus physique impliqué dans la congélation des sols, des dommages pouvant être causé par des problèmes de soulèvement de fondation. On évalue ensuite les charges dues aux gel et les méthodes et suggestions pouvant être apportées pour s’en prévenir.

Le Phénomène physique

On a tout d’abord pensé que les mouvements du sol suite au gel étaient dus au changement de volume de l’eau lorsque la glace se forme. En réalité le phénomène précis appelé ségrégation de la glace est à l’origine des perturbations observée. L’eau est extraite dans la partie du sol non gelé vers la partie du sol gelé où elle adhère et forme des lentilles de glace. La formation de cette glace se poursuit aussi longtemps qu’il reste de l’eau dans les sols des couches inférieures. Le gel se propage de haut en bas en absorbant l’eau vers le haut.

Le gonflement se produit bien entendu lorsque plusieurs facteurs sont réunis. Il faut tout d’abord de l’eau dans le sol. Un sol drainant et très sec comme un gravier contrôlé ou un sable grossier n’offrira pas la possibilité de formation de glace, quelque soit l’intensité du gel en surface. Deuxièmement pour une formation de gel il faut des conditions de températures extérieures qui entrainent un refroidissement du sol et de l’eau contenue dans ce sol.

On examinera plus tard la façon d’évaluer la profondeur de gel en fonction de la météo. Enfin, il faut un type de sol qui présente des particules fines et un réseau favorable au déplacement d’eau. Ces 3 conditions réunient favorisent de façon très significative les gonflements du sol en hivers ainsi que la perte de capacité portante qui survient au dégel du printemps. En effet la glace accumulée par migration de l’eau dans le sol l’hivers fond au même moment et au même endroit. Le sol se retrouve donc saturé très rapidement et perd ses propriétés mécaniques (voir déformation des chaussées).

Le phénomène de congélation adhérente

Le gel peut également soulever ou endommager les fondation lorsqu’il y a adhérence entre la surface de la fondation et le sol gelé environnant. Ces domages se manifeste par exemple en fissures horizontales sur une maçonnerie ou un fur en béton armée au niveau de la profondeur de gel. A noter que ces forces de liaison adhérentes sont environ de 100 kpa sur des surfaces en acier et 70 kpa sur le bois et le béton.Une relation empirique permet d’estimer les efforts de soulèvement verticaux.

Pour plus d’information à ce sujet voir : CBD-128-F. Congélation adhérente et soulèvement des fondations du au gel

Crédits photos : btsiders (Flickr)