Vision prospective - – RESULTATS ET DISCUSSIONS

CHAPITRE IV – RESULTATS ET DISCUSSIONS

4.4. Vision prospective

Dans le souci d’inciter à l’utilisation massive de la poudre de déchets de sachets plastiques, il a été aussi tenté des expériences à la limite extrême, à travers l’utilisation de la poudre de sachets plastiques à elle seule, en qualité de liant de béton qu’il serait difficile de qualifier de bitumineux alors qu’il est réalisé sans le bitume : soit une substitution totale (Photos 45).

Photos 4.9 : Poudre de sachet plastique comme liant : étape de fusion à gauche et étape de malaxage à droite.

Pour ce faire, et en vue de pouvoir comparer les performances, la même formulation granulométrique que pour le bitume 50-70 pur, le même module de richesse, et le même taux de liant (5,8%) ont été conservés.

Tableau 4.8. Résultats d’essais Marshall avec 100% de poudre de sachets plastiques fondus FICHE DE RESULTATS ESSAIS MARSHALL

TL/agrégats : 5,8% ; Bitume : 0% ; Sachet plastique : 100% ; TL/Mél. : 5,5%

Masse volumique réelle des agrégats (g/cm³) 2,69

Masse volumique apparente hydrostatique de l’échantillon (g/cm³) 2,354

Masse volumique réelle du mélange (g/cm³) 2,472

Volume de bitume (%) 12,49

Volume des agrégats (%) 82,73

Volume de vides résiduels (%) 4,79

Compacité (%) 95,21

Masse volumique des agrégats (g/cm³) 2,225

Vides des agrégats (%) 17,29

Vides comblés (%) 72,37

Fluage (1/10 mm) 1,930

Stabilité (kN) 37,74

159 Les données obtenues, à l’issue des essais effectués conformément aux méthodes Marshall et Duriez, sont rassemblées dans les Tableaux 4.8 et 4.9 portant respectivement les formats types des fiches de présentation des résultats desdits essais.

Les résultats de ces travaux nous ont permis d’enregistrer que, bien que n’ayant pas les caractéristiques d’un bitume, la poudre de sachets plastiques pourrait, à elle seule, jouer le rôle de liant dans la confection du béton routier. Toutefois, des études plus affinées seront nécessaires pour en améliorer certains paramètres.

Tableau 4.9. Résultats d’essai Duriez avec 100% de poudre de sachets plastiques fondus FICHE DE RESULTATS ESSAIS DURIEZ

TL/agrégat : 5,8% ; Bitume : 0% ; Sachet plastique : 100% ; TL/Mél. : 5,5%

Taux de sachet plastique dans le mélange (%) 100

Résistance à la compression simple 24 heures air à 18 °C (bar) 94,55 Résistance à la compression simple 8 jours air à 18 °C (bar) 128,38 Résistance à la compression simple après 1 jour air + 7 jours immergé à 18°C (bar) 94,55 Absorption d'eau après 1 jour dans l’air et 7 jours, immergé en eau à 18 °C (%) 0,76

Coefficient de réduction (%) 73,64

Affaissement (-) 1,16

Il convient de souligner, d’ores et déjà, que certains chiffres attirent fortement l’attention et suscitent assez d’intérêts. Parmi ces derniers, nous pouvons citer en exemples les valeurs données par la stabilité, l’absorption d’eau, le fluage Marshall et l’affaissement Duriez obtenues en utilisant la poudre de sachets plastiques en lieu et place du bitume 50-70.

4.4.1. Stabilité du béton à base de la « poudre de fondu de sachets plastiques »

- La valeur de la stabilité Marshall, pour le béton routier à 100% de poudre de sachets plastiques, vaut 1,80 fois la stabilité du béton routier à 100% de bitume 50/70 et mieux 3,14 fois l valeur de 12 kN que prescrivent les cahiers de charge ;

- La valeur de la stabilité Duriez en air contrôlé à 8 jours d’âge, pour le béton routier à 100%

de poudre de sachets plastiques, vaut 1,87 fois celle de la stabilité du béton routier à 100% de bitume 50-70, et 2,57 fois la valeur de 50 bar que prescrivent les cahiers de charge ;

- La valeur de la stabilité Duriez à 1 jour en air contrôlé et 7 jours immergé, pour du béton routier à 100% de poudre de sachets plastiques, vaut 1,53 fois la stabilité du bitume 50-70 pur et 2,70 fois la valeur de 35 bar que prescrivent les cahiers de charge ;

160 Donc du point de vue des valeurs obtenues pour la stabilité du béton routier, la poudre du fondu de déchets de sachets plastiques employée en qualité de liant est plus performante que le bitume 50/70.

4.4.2. Absorption d’eau du béton à base de la « poudre de fondu de sachets plastiques » Le béton routier, confectionné avec 100% de poudre de sachets plastiques et conservé 1 jour en l’air contrôlé et 7 jours immergé dans l’eau, absorbe 2,21 fois moins d’eau que le béton routier confectionné avec du bitume 50-70 pur et 5,26 fois moins que le chiffre de 4% que prescrivent les cahiers de charge ;

4.4.3. Fluage Marshall du béton à base de la « poudre de fondu de sachets plastiques » Le fluage Marshall est prescrit pour se situer entre 2 et 4.10^-1 mm, sachant que c’est surtout l’excès qui est dommageable pour la chaussée revêtue. Pendant que le béton routier, confectionné à base du bitume 50/70 pur, accuse une valeur de fluage à la limite inférieure de l’acceptable (3,997x10^-1mm), celui à base de la poudre de sachets plastiques fondus à 100%

est à la limite supérieure (1,93 x10^-1mm).

D’après ces résultats, nous pouvons affirmer que le béton de revêtement routier à base de la poudre de sachets plastiques flue deux fois moins que le béton de bitume 50/70 pur.

4.4.4. Affaissement Duriez du béton à base de « poudre de fondu de sachets plastiques»

Le taux d’affaissement Duriez se prescrit et doit être inférieur ou au plus égal à 5%. Le béton routier, à base de la poudre de sachets plastiques pure, s’affaisse 4,31 fois moins que cette prescription et 5,13 fois moins que le béton routier à base du bitume 50/70 pur.

En définitive, bien que certains paramètres comme la compacité soit à 95,21% contre 96% à 98% exigée pour le bitume, malgré la décroissance de la masse volumique du matériau de sachet plastique (2,35 t/m³) par rapport au matériau de bitume (2,42 t/m³), nous estimons que la somme des autres résultats renforce la pertinence quant à l’idée d’une utilisation massive des déchets de sachets plastiques, à titre de dope ou même en qualité de liant dans la formulation et la mise en œuvre du béton bitumineux dans le cadre des travaux de construction routière.

Les perspectives sont alors prometteuses et de nombreux champs de recherches restent ainsi ouverts pour y parvenir. Cependant, d’ores et déjà, les difficultés du réseau routier béninois peuvent être mirées à travers les expressions de certains paramètres examinés dans cette étude.

161 4.4.5. Analyse des résultats au regard du comportement du réseau routier béninois Dans cette session, nous avons tenté d’apprécier la qualité du béton bitumineux à base du bitume 50/70 pur, tel qu’il aurait été exécuté sur routes afin de comprendre certains comportements des chaussées béninoises.

4.4.5.1. Du point de vue de la stabilité Duriez et de la pénétrabilité

D’après Duriez, si R est la résistance du béton bitumineux à 8 jours air en bar et P la pénétration standard du liant à 25°C en 1/10 mm :

P R (2/3)log log 

  reste constant (30)

Plus la valeur de γ est proche de 3 plus le béton bitumineux est de haute qualité ; une valeur de 2,875 indique un béton bitumineux de qualité moyenne et une valeur de 2,7 fait la limite entre les bétons bitumineux et les enrobés denses.

Dans notre cas, en prenant la moyenne des pénétrabilités enregistrées pour le bitume 50/70 à 100%, soit P=61 et la stabilité à 8 jours en ambiance d’air contrôlé R=68,67 bar, nous déduisons avoir confectionné du béton bitumineux de la plus haute qualité.

4.4.5.2. Du point de vue de la stabilité Duriez et du point de ramollissement Bille et Anneau

D’après Duriez, si R est la résistance du béton bitumineux à 8 jours air en bar et θ la température en °C marquant le point de ramollissement du liant, on doit avoir:

64 bitumineux et les enrobés denses, 𝛌 prend la valeur 1/1000. Donc, plus élevée la valeur de 𝛌, plus le béton bitumineux est de bonnes performances.

Le bitume témoin50/70 a développé un point de ramollissement moyen de 36,5 °C et son béton bitumineux a atteint une résistance R de 68,67 bar. En appliquant l’équation (25), il vient :

1/ 𝛌 = (36,5)^2,64/68,67 ⟹ 1/ 𝛌 ≈194

162 Une fois de plus, vu sous l’angle de la stabilité du béton bitumineux et du point de ramollissement du liant, le béton bitumineux confectionné est de la plus haute qualité.

4.4.5.3. Du point de vue de la susceptibilité thermique

D’après le paragraphe I.2.3.5, la valeur de la susceptibilité thermique est déduite de la

Plus la valeur de (IP) est élevée, moins le bitume correspondant est susceptible à la chaleur.

Rappelons que les valeurs courantes de (IP) sont comprises entre -3 et +8. Les bitumes de distillation simple ont des indices (IP) négatifs ou inférieurs à 1. Les bitumes soufflés moins susceptibles ont des indices positifs.

Le calcul des indices découlant des liants étudiés, bitumes pur et ceux dopés, a donné les résultats consignés dans le Tableau 4.9.

Tableau 4.10. Calculs des niveaux de susceptibilité (h) du bitume pur et du bitume dopé à diverses teneurs en poudre de sachets plastiques fondus et indices de pénétration (IP)

Indice % dope P₂₅ T_BA h

 le bitume pur 50-70 utilisé en témoin a une valeur de susceptibilité thermique de IP=-5 qui est tout à fait hors du commun si l’on la rapproche des valeurs courantes -3 à +8 (Jeuffroy, 1978) et des valeurs plus sévères de -2 à +6 (Béghin, 2003).

Nous pensons que cela pourrait expliquer certains dégâts occasionnés par les effets conjugués des contraintes produites par le trafic et par la température de service ;

163

 les liants issus de bitume 50-70 dopés de 2% jusqu’à 12% de poudre de fondu des déchets de sachets plastiques rentrent dans les valeurs de susceptibilité courantes ;

 avec 15% de dopage à la poudre de sachet si les 110°C étaient considérés déjà comme le point de ramollissement, l’indice de susceptibilité thermique serait de +6 ; et ce bitume serait meilleur aux autres dans les conditions de service qui sont celles des chaussées béninoises revêtues.

Que pouvons-nous retenir comme causes des orniérages sur nos routes ?

Pour répondre à cette interrogation, nous nous proposons, à la lumière des connaissances acquises à travers ce travail, de raisonner en quatre points basés sur différents essais réalisés.

4.4.6. Résultats d’essais d’extraction Kumagawa

Les résultats d’essais Kumagawa ont permis de montrer qu’à l’extraction, le béton bitumineux fabriqué à l’aide du bitume pur 50-70 présentait déjà le risque de ressuage. En effet, les granulats habituellement utilisés n’ont pas de pouvoir absorbant. Autrement dit, ce béton bitumineux, offre en service une surabondance de bitume libre dans le corps du revêtement de la chaussée. Ce qui justifie le ressuage et donc les orniérages enregistrés (Photos 4.10 et 4.11).

4.4.6.1. Point de ramollissement Ring and Ball

Les résultats expérimentaux nous ont fait observer que le point de ramollissement du bitume pur 50-70 est en réalité de 36,5 °C. Comme nous l’avions soulignée, cette valeur est relativement basse et ne correspond pas aux valeurs indicatives (46 à 54 °C) prescrites par la norme portant le grade ou la classe dudit bitume. La plage de points de ramollissement 36-37°C correspond plutôt à un bitume mou de la classe [250-330]. Le bitume, prétendu de grade 50/70, ne répond pas aux propriétés effectivement prédites pour cette classe de bitume, au vu de son comportement vis-à-vis de la température.

4.4.6.2. Effets du trafic

Sur les routes en direction de l’hinterland, il apparaît clairement sur le terrain que les voies les plus sollicitées sont les plus endommagées. En effet, le transport des marchandises du port de Cotonou vers le Niger, le Burkina Faso et le Mali, fait que les voies de droite dans la direction Sud-Nord sont les plus chargées. Si ce n’est les frayées, les autres formes de dégâts sont plus fréquents sur ces voies : faïençages, autres fissures, arrachement de la couche de roulement, pour ne citer que ceux-là.

164 Photo 4.10 : Lignes de frayées à N’Dali sur un chantier encore en cours ; orniérages sur

Parakou-Bérouboué : Marché résilié, contentieux technique en procès

D’après Duriez, par suite de l’allure logarithmique de la courbe de fatigue des revêtements souples sous les charges répétées, une chaussée conçue pour 20 ans peut ne durer que 2 mois à peine, si elle est soumise à 20% de surcharge des poids lourds.

Or, d’après les renseignements obtenus auprès des Responsables du Ministère béninois en charge des Travaux Publics et des Transports, les bases de données disponibles sur les surcharges ne sont pas fiables. On peut en retenir à titre d’exemple que : « La route Parakou-Bérouboué est conçue pour des essieux de 13 tonnes. Des experts, commis à la tâche d’évaluation de la situation de cette route en procès, ont intercepté des essieux allant jusqu’à 26 tonnes ».

Si ces déclarations étaient confirmées, alors les chiffres en eux-mêmes sont assez parlants.

4.4.6.3. Susceptibilité thermique du bitume

Le bitume pur de grade 50/70 est de susceptibilité thermique hors du commun (IP=-5). Cela pourrait bien expliquer les dégâts occasionnés par les effets conjugués du trafic et de la température de service.

Il semble bien que ce paramètre ne soit pas suffisamment surveillé. La poudre de sachet plastique peut beaucoup apporter, pourvu que l’Etat accepte d’investir pour la poursuite des recherches dans le domaine.

165 Les Photos 4.10 et 4.11 sont assez illustratives des manifestations les plus flagrantes d’un des problèmes majeurs des routes au Bénin, problèmes que nous préconisons de résoudre en appliquant le dope en poudre de sachets plastiques fondus.

Photo 4.11 : Route Parakou-Bérouboué : profil en travers à N’Dali

Dans le tome 2 (Etudes et Construction) du manuel sur les routes dans les zones tropicales et désertiques livre édité pour le compte du Ministère Français de la Coopération, le BCEOM et le CEBTP ont fini par écrire : « Il est important de souligner que les méthodes énumérées dans cet ouvrage ont été élaborées, soit en Europe, soit aux Etats-Unis, et qu’elles sont destinées à s’appliquer à l’environnement climatique, géologique, économique et au trafic particulier de ces pays ». Cette déclaration est assez pertinente et mérite une attention particulière, pour qui en a connaissance évidemment. Cela signifie, en termes clairs, que les Ingénieurs et Techniciens des routes ont un grand intérêt à se mêler de la recherche pour résoudre les problèmes qui se posent à eux dans leurs zones climatiques. Ce qui éviterait que les investissements réalisés à coût de dette ne sombrent dans la désolation et toujours !

Les usagers des routes accusent les Ingénieurs locaux de myopie technique. Mais, dans les conditions où le système mis en place est tel qu’on importe à la fois les matériaux bitumineux, leurs dopes, les techniques de mise en œuvre et même les bureaux d’études pour la conception et le contrôle des routes, il nous paraît assez aisé de pouvoir en comprendre que les Ingénieurs locaux ne méritent le reproche à eux faits qu’à moitié.

166 4.4.7. Aperçus technique, environnemental et économique

Notre présente étude a permis de justifier que : 4.4.7.1. Sur le plan technique :

o L’usage du sachet plastique permet d’améliorer les performances de résistance à l’absorption d’eau du mortier de ciment ; cela permettrait d’envisager la préfabrication de carreaux de revêtement ce qui sauverait l’habitat traditionnel de son image dégradant, de la menace de sa disparition, et rendrait possible son intégration au tissu urbain en pleine expansion.

o En technique routière, pratiquement tous les paramètres de performances du béton bitumineux en couche de roulement se sont améliorés avec le dope de poudre de déchets de sachets plastiques.

Ces deux lignes de visée sont donc techniquement exploitables.

4.4.7.2. Sur le plan environnemental :

Les techniques mises au point, à travers la présente étude, permettent de développer des pôles de préfabrication en revêtement carreau pour bâtiment et en dope pour le bitume en technique routière; l’avantage sera la possibilité d’optimiser la maîtrise des émissions de gaz par des filtres, puisqu’il s’agira d’unités spécialisées. Par ailleurs, le cycle de retour à la nature des déchets de sachets plastiques sera d’au moins 20 ans renouvelables pour la route et cent ans renouvelables pour les bâtiments.

Si nos techniques venaient à être vulgarisées, nous avons l’intuition que le gisement annuel de sachets plastiques évalué à environ 6 000 tonnes en 2012 ne suffira même pas à couvrir les besoins.

4.4.7.3. Sur le plan économique :

Sans prétention aucune à vouloir réaliser une étude économique détaillée et approfondie, il importe de souligner que le sachet, en déchets extraits des décharges, est vendu à 25 Frs CFA le kg, auprès des services de collecte des déchets ménagers de l’ONG BETHESDA à Cotonou (Kowanou, 2010). Ensuite, il n’existe pas de fournisseur de bitume routier au Bénin. Les Entreprises de la place fabriquent et livrent des émulsions du bitume 50-70 (bitume dilué) à Cotonou au prix de 750 FCFA le kg. Cela montre que le dope proposé, non encore compris le coût de l’énergie, vaut donc 30 fois moins cher que le bitume dilué, et subséquemment moins cher que le bitume 50-70 pur dont il améliore la qualité et auquel il peut même se substituer pleinement.

167 Avant le perfectionnement des divers aspects, en vue d’orienter au mieux les actions d’utilisation préconisées, nous pouvons déjà espérer que les acteurs du secteur de l’artisanat et, pourquoi pas ceux même de l’industrie, puissent respectivement y trouver leurs comptes.

En conclusion à ce chapitre, nous retenons avoir présenté les résultats commentés des expériences effectuées dans les différentes rubriques des trois volets couverts par le sujet traité qui visait essentiellement à trouver des pistes efficaces de valorisation des déchets de sachets plastiques à travers leur consignation dans la construction d’infrastructures publiques et privées. Ces résultats ont permis de connaître, à travers les différents paramètres techniques évalués et comparés à ceux normalisés, les potentialités et les performances techniques offertes ainsi que les limites des procédés développés du fait de l’incorporation des déchets de sachets plastiques dans les matériaux classiques de construction.

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CONCLUSION GENERALE

Selon certaines sources, nulle part au monde, on n’a encore réussi à éliminer totalement les déchets plastiques de la nature. Les efforts concourent à un ralentissement du cycle des plastiques dans la nature. Seulement 5% des déchets plastiques du monde sont aujourd’hui recyclés par an. Sur le théâtre du recyclage, nous faisons partie des pionniers au Bénin. Selon toute vraisemblance, les pionniers commettent a priori des erreurs. Peut-être en avons-nous déjà aussi commis. Toutefois, il paraîtrait que le plastique s’est développé grâce aux chercheurs et surtout grâce aux bricoleurs. Nous estimons que, pour faire disparaître les plastiques, la collaboration des deux acteurs est encore utile, quel que soit le manteau qu’ils portent.

Dans ce mémoire, nous venons à peine de tester certaines aptitudes d’un candidat « matériau composite », formulé à base de granulats liés par des déchets plastiques fondus. Les résultats des tests, notamment mécaniques, ont prouvé que la résistance du matériau candidat est faible, de façon que, dans les meilleurs des cas, les valeurs enregistrées soient de 8 MPa en compression et 7 MPa en traction par flexion avec des granulats de sable et de 9 MPa en compression et 1,9 MPa en traction par fendage avec la terre de barre à titre de granulats. Il est apparu clairement que, pour ces raisons, le matériau à base de granulats liés par des sachets plastiques fondus ne puisse raisonnablement pas occuper quel que poste de service qui soit au niveau de ceux disponibles dans les structures, en procédés de construction.

Prenant en compte ce handicap d’importance majeure et dans la perspective d’un emploi plus honorable, le potentiel d’étanchéité du sachet plastique a été investi en exploitant la théorie de Maso qui, déjà en 1982, avait mis en évidence, dans la liaison pâte-granulat dans le béton de ciment, l’existence d’une zone de transition dont la deuxième couronne serait le site de la porosité et le siège des premières irréversibilités mécaniques. En mettant à profit cette théorie et dans la concrétisation de la logique suivie jusque-là, il a fallu recouvrir les granulats de manteau en fondu de déchets de sachets plastiques. Les granulats ainsi enrobés ont été utilisés à la réalisation de mortier dont des éprouvettes soumises à une cure thermique de mûrissement (à 105°C par deux fois et 150°C une fois et ce, à différents âges, de 2 jours, 7 jours et 28 jours). Le but visé est que, pendant cette phase de cure, la chaleur fasse pousser des excroissances au manteau de sachet, de façon à boucher les failles ouvertes dans l’auréole de transition dans sa 1^ère couche et sa 2^ème couche la plus poreuse. Les taux de fondu de

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