Pratiquée conformément à la norme NF P 94-056, l’analyse granulométrique permet de déterminer les proportions rapportées au poids sec du sol des fractions granulométriques classées par dimensions des grains. Le classement se fait à partir de tamis à maille carrée ou de passoires à trous. L’analyse granulométrique est réalisée par :
par tamisage mécanique (NF P94-056) pour des grains supérieurs à 0,080 mm,
et par sédimentométrie (NF P94-057) pour les particules de dimensions inférieures à 0,080 mm.
Tout ceci permet de tracer la courbe granulométrique du matériau.
36 II-3-2- Tracé de la courbe granulométrique
Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisats cumulés sur une feuille semi-logarithmique :
en abscisse : les dimensions des mailles, échelle logarithmique ;
en ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique.
La courbe doit être tracée de manière continue.
II-3-3- Les limites d’Atterberg (NF P 94-051) II-3-3-1-Définition
Les limites d’ATTERBERG sont des paramètres d’identification des sols fins nous permettant de connaitre la limite de liquidité, de plasticité et l’indice de plasticité. Ces limites encore appelées limites de consistance caractérisent la consistance des sols.
Les seuls éléments sur lesquels l’eau agit en modifiant la consistance du sol, sont les éléments fins (fraction passant au tamis de 0,4 mm). Raison pour laquelle les limites d’ATTERBERG sont déterminées uniquement sur cette fraction.
Suivant la quantité d’eau présente dans le sol, on peut définir convenablement trois états : liquide, plastique et solide. Les essais en vue de déterminer les limites d’Atterberg permettent de distinguer ces états en déterminant expérimentalement deux limites caractéristiques :
‒ limite de liquidité (WL) ; teneur en eau relativement élevée à laquelle le sol passe de l’état plastique à l’état liquide ;
‒ limite de plasticité (WP) ; teneur en eau relativement faible à laquelle le sol passe de l’état solide à l’état plastique.
La différence de teneur en eau entre les limites de liquidité et de plasticité représente l’indice de plasticité du sol :
37 II-3-3-2- Matériels
l’appareil de CASAGRANDE ;
une coupelle lisse pour matériaux argileux et d’une coupelle rugueuse à écaille pour matériaux sableux ;
un marbre en plastique en fer ou en carreau ;
un outil à rainurer (2 mm environ de rainure) ;
une bouteille à eau ;
un récipient d’eau et une mousse ;
une spatule à bout large pour le malaxage ;
une spatule à bout mince pour le prélèvement communément appelée Langue-de-chat ;
uneétuve ;
des capsules ou boîtes de pétri ;
tamis 0,40 mm à maille carrée ;
balance électronique de précision.
Photo 3 : Appareil de Cassagrande
NB : Cet appareillage est valable pour la détermination des deux (02) limites à savoir : la limite de liquidité (WL) et la limite de plasticité (WP).
IP =WL-WP
38
II-3-3-3- Méthode
Préparation de l’échantillon Elle se fait comme suit :
prendre un échantillon représentatif du sol ;
y ajouter de l’eau puis laver à l’aide des deux mains sur le tamis 0,400 mm jusqu’au détachement des particules fines et le refus du tamis est rejeté ;
recueillir le tamisât de massem200g , laisser reposer et décanter pendant 24h ;
enlever le liquide surnageant ;
mettre à l’étuve afin de dégager une partie de l’eau.
NB: l’échantillon est mis à l’étuve à 60°c pendant 6h de temps mais en cas de délais trop courts, on le met à 105°c pendant 4h.
retirer l’échantillon de l’étuve et laisser refroidir quelques minutes.
Dans le cas où il est jugé trop sec, on peut l’arroser d’un peu d’eau.
II-3-3-4- Détermination de la limite de liquidité (WL)
Pour avoir les valeurs de la limite de liquidité, il faut :
prendre une partie de l’échantillon par quartage ;
malaxer sur le marbre à l’aide de la spatule en y ajoutant de l’eau ;
39
compter le nombre N de coups qui provoquent une fermeture d’une longueur d’environ un centimètre des lèvres; on a :15N35. La fermeture doit se produire par affaissement de la pâte dans sa masse et non par glissement sur la paroi de la coupelle ;
prélever au niveau de la fermeture une masse d’environ 5g de part et d’autre des lèvres de l’échantillon dans une boite de pétri, la peser puis la mettre à l’étuve ;
l’opération complète est effectuée au moins quatre fois sur la même pâte mais avec une teneur en eau différente à chaque fois (+2% environ) et un écart constant de nombre de coups (4coups environ) ;
peser les échantillons secs après 24 heures pour déterminer les teneurs en eau.
II-3-3-5- Détermination de la limite de plasticité (WP)
Etaler une quantité donnée de l’échantillon d’essai sur la plaque de verre puis on laisse sécher un peu ;
Faire des galettes de 3 mm de diamètre et de 10cm de longueur obtenues après fissure lors de la réalisation.
La galette fissurée est mise à l’étuve après détermination de son poids humide. Le poids sec est pris au bout de 24 heures puis on détermine la limite de plasticité qui n’est rien d’autre que la teneur en eau des galettes.
II-3-3-6-Classification
Les sols sont souvent classés en fonction de leur plasticité. L’indice de plasticité est en relation avec la quantité d’argile que comporte le sol.
40
Les sols sont classés en général en fonction de leur plasticité de la façon suivante :
- 0 ˂ IP ˂ 5 : non plastique - 5 ˂ IP ˂ 15 : peu plastique - 15 ˂ IP ˂ 40 : plastique - IP >40 : très plastique
II-3-4- L’essai Proctor Modifié (NF P 94-093)
L’essai permet de déterminer les caractéristiques de compactage d'un matériau routier. Ces caractéristiques sont la teneur en eau optimale et la masse volumique sèche maximale.
On utilise lors de sa mise en œuvre :
une balance de précision ;
une balance Roberval ;
le moule Proctor ;
la dame Proctor ;
une éprouvette graduée ;
une étuve.
Figure 10 : Moule et dame Proctor
41
Notons qu’avant de subir l’essai, le matériau (la latérite) doit être criblé au tamis 20 mm.
Le principe consiste à humidifier un matériau à plusieurs teneurs en eau et à le compacter, pour chacune des teneurs en eau, selon un procédé et une énergie conventionnels. Pour chacune des valeurs de teneur en eau considérées, on détermine la masse volumique sèche du matériau et on trace la courbe des variations de cette masse volumique en fonction de la teneur en eau. D'une manière générale cette courbe, appelée courbe Proctor, présente une valeur maximale de la masse volumique du matériau sec qui est obtenue pour une valeur particulière de la teneur en eau. Ce sont ces deux valeurs qui sont appelées caractéristiques optimales de compactage Proctor modifié.
II-4- Résultats des différents essais
II-4-1- Analyse granulométrique par tamisage
Tableau 4 : Analyse granulométrique
42
Figure 11 : Courbe granulométrique par tamisage échantillon
II-4-2- Analyse granulométrique par sédimentométrie
Tableau 5 : Analyse granulométrique par sédimentométrie Temp
43
1200 1,0155 24,5 0,002333 0,6876217 1
14400 1,0132 25 0,002416 0,5998730 6
44
Figure 12 : Courbe granulométrique par sédimentométrie
II-4-3- Limites d’atterberg
Tableau 6 : Limite d’Atterberg
LIMITE DE LIQUIDITE LIMITE DE
PLASTICITE
45
Totale sèche (g) Masse d'eau (g)
1,284 1,558 1,329 1,444 0,182 0,359
Masse du matériau sec (g)
2,065 2,563 2,223 2,449 0,573 1,114
Teneur en eau (%)
62,18 60,79 59,78 58,96 31,76 32,23 31,995
Figure 13 : Courbe limite d’Atterberg
46
II-4-4- L’essai Proctor
L’essai proctor réalisé sur le matériau à donné les résultats suivant :
Tableau 7 : Essai Proctor
Teneur en eau optimum : 13,55%
Figure 14 : Courbe Proctor échantillon
Tare
échantillon Dh Ds Eau de mouillage
TENEUR EN EAU ECHANTILLON MOULE
8,62 3840 1,82 1,68 8
47
II-5- Classification des sols
Les principaux essais que nous venons d’effectuer sur nos différents sols permettent de les définir et de les classer. Il existe plusieurs systèmes de classification dont la classification au moyen de l’abaque de plasticité auquel nous nous sommes reportés : l’abaque de CASSAGRANDE (voir l’abaque en annexe).
En se basant sur ce système de classification, nous pouvons conclure que :
le sol est de l’argile inorganique de forte plasticité ;
Ce sol en général est apte à être traité au ciment.
Nous avons choisi pour notre étude les dosages suivants pour les mélanges à savoir :
4% ; 6%, 8% et 10% de ciment CPJ 35 produit à la cimenterie d’Onigbolo. Les résultats obtenus des différents essais sont ceux retenus pour la plupart des essais immédiats
48
CHAPITRE III
STABILISATION DE LA TERRE DE BARRE, ANALYSE ET INTERPRÊTATION DES RESULTATS
49
III-1- Essais réalisés sur les mélanges
Les essais réalisés sur les mélanges effectués sont présentés dans ce chapitre. Il s’agit des essais :
‒ limites d’Atterberg ;
‒ Proctor ;
‒ de compression et de traction sur les éprouvettes.
III-1-1- But des essais
II-1-1-1- Essai : Limite d’Atterberg
Le but de l’essai sur les limites d’Atterberg est de savoir les modifications subies par le mélange au niveau de la limite de liquidité, de la limite de plasticité et évidemment de l’indice de plasticité.
III-1-1-2- Essai Proctor
L’essai de compactage réalisé sur chaque mélange a pour objet de déterminer la teneur en eau optimum pour laquelle on peut obtenir une densité maximale.
III-1-1-3- Essais de compression simple et de traction simple
Ces essais ont pour but de déterminer à j jour les résistances à la compression simple et à la traction simple des éprouvettes réalisées sur les mélanges.
50 III-1-2- Résultats des essais
III-2-1- Limites d’Atterberg du mélange
a) Dosage 4%
WL=49 Wp=35 Ip=14
Figure 15 : Courbe limite d’Atterberg du mélange à 4%
b) Dosage 6%
WL=47 Wp=35 Ip=12
Figure 16 : Courbe limite d’Atterberg du mélange à 6%
45,00
Nombre de chocs de la coupelle
Limite de liquidité (WL ) ciment 4%
Nombre de chocs de la coupelle
Limite de liquidité (WL ) ciment 6%
51
c) Dosage 8%
Figure 17 : Courbe limite d’Atterberg du mélange à 8%
III-2-2- Essai Proctor échantillons prélevés a) Dosage : 4%
Figure 18 : Courbe Proctor du mélange à 4%
WL=48 Wp=37 Ip=11
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Densité sècheɣd( t/m3)
Nombre de chocs de la coupelle
Limite de liquidité (WL) ciment 8%
ɣd =1,95 ωopt =13,60 ɣd=
52
b) Dosage : 6%
Figure 19 : Courbe Proctor du mélange à 6%
c) Dosage : 8%
Figure 20 : Courbe Proctor du mélange à 8%
1,81
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Densité sècheɣd( t/m3)
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Densité sècheɣd( t/m3)
53
Tableau 8 : Récapitulatif des essais en laboratoire : échantillons (mélange)
Tableau 9 : Tableau récapitulatif des essais de compression et de traction sur les différents mélanges
54
III-3- Analyse des résultats et choix du meilleur mélange
III-3-1- Interprétation des résultats
III-3-1-1- Influence sur les limites d’Atterberg
Les résultats obtenus des essais sur les limites montrent en général une augmentation de la limite de liquidité, une augmentation rapide de la limite de plasticité ce qui conduit à une diminution de l’indice de plasticité La prise du ciment favorisant une bonne cohésion, nous constatons une diminution progressive de l’indice de plasticité.
III-3-1-2- Influence sur le Proctor
Avec le dosage en ciment, on note une augmentation sensible de la teneur en eau optimum du mélange par rapport au sol sans mélange (sol naturel).
En outre, cet état peut s’expliquer par le fait que l’hydratation du ciment comportant une forte proportion de clinker, conduit à un dégagement de chaux qui produit les mêmes effets qu’une stabilisation en chaux.
Mais en plus de cette qualité, l’effet essentiel est la prise du ciment qui produit une cimentation des grains d’où une augmentation de la cohésion.
III-3-1-3- Influence sur la résistance mécanique
Le ciment incorporé à un sol développe un réseau de liaisons entre les grains qui le composent. La réaction d’hydratation du ciment présente l’avantage d’une évolution rapide, ce qui permet d’obtenir les résistances mécaniques nécessaires dans un délai court.
Le traitement au ciment peut être effectué sur tous les sols en général.
55 III-3-2- Choix du meilleur mélange
D’après le tableau récapitulatif des différents mélanges sols on peut retenir :
- la résistance mécanique croit avec le dosage en ciment ; ce qui était prévisible.
Pour les raisons économiques, nous choisissons un dosage en ciment de 8%. En général, pour la stabilisation de la terre, il faut au moins 5 à 6
% de ciment pour obtenir des résultats satisfaisants. La résistance en compression reste très dépendante du dosage, 8% de ciment constituent souvent une limite supérieure économiquement acceptable (Doat, 1979).
D’après Gooding (Gooding, 1993).
56
Conclusions et perspectives
Au Bénin, la recherche de nouveaux matériaux pour la réalisation des bâtiments nous a poussé à étudier la stabilisation au ciment de la terre de barre. La terre de barre est un matériau localement disponible et très moins chère.
La terre crue est utilisée dans la construction depuis les temps les plus reculés, comme en témoigne l’habitat traditionnel en de nombreux points de notre planète, vu son intérêt économique, écologique et thermique et sa facilité d’exploitation. Après avoir été abandonnée et oubliée avec l’avènement des matériaux de construction industriels, en particulier le béton et l’acier, elle fait aujourd’hui l’objet d’un regain d’intérêt dans les pays en développement comme dans les pays industrialisés. En effet, la valorisation du matériau terre faisant partie des matériaux locaux constitue la priorité absolue de tout pays ; ce qui d’ailleurs est le but de cette étude qui vise également à ajouter à la terre du ciment.
La présente étude a permis de mettre l’accent sur les avantages et inconvénients liés à l’utilisation de la terre comme matériau de construction. Elle a aussi permis d’informer le monde scientifique sur les dispositions institutionnelles relatives à l’utilisation de la terre comme matériau de construction.
La terre de barre dans le cadre de ce travail a été stabilisée par le ciment en vue de l’utilisation du produit fini pour fabriquer des blocs de maçonnerie autobloquants pour des murs à joints secs.
Mais pour améliorer les caractéristiques du matériau composite, nous avons procéder à l’essai Proctor dont les références sont des paramètres entrant dans la formulation pour connaître les quantités des différents constituants du composite
57
Mais compte tenu du fait que lors de leur utilisation, les blocs de maçonnerie seront exposés à l’eau cela nous amènent à penser que des études supplémentaires sont indispensables afin de mieux connaitre et d’améliorer ce matériau en vue de son utilisation dans les maçonneries.
Il faudra entre autre :
in de maîtriser son comportement au contact de l’eau ;
de maîtriser le transfert du flux de chaleur intérieur et extérieur du composite ;
uants afin de retenir les dimensions qui donnent de meilleures résistances ;
e cisaillement au niveau de la jonction sèche entre les blocs afin de retenir les dimensions qui donnent de meilleures résistances ;
ue du comportement mécanique de la maçonneire à joints secs avec composite terre de barre-ciment afin de prédire le comportement mécanique des maçonneries à partir des caractéristiques des blocs et des joints secs entre ces derniers..
58
BIBLIOGRAPHIE
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59
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roches-et-minéraux-dans-le-sous-sol-du-bénin-potentialités-en-matériaux-de-construction-made-in-benin-2.
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Abomey-Calavi, BENIN.
60
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20- P. Meukam Valorisation des Briques de Terre Stabilisées en vue de l'isolation thermique des bâtiments (Ph.D.) Université de Cergy-Pontoise , Yaoundé ( 2004 )
21- R. Bahar , M. Benazzoug , S. Kenai, Performance d'un sol compacté stabilisé au ciment, Cem. Béton Compos. , 26 ( 2004 ) , pp. 811 – 820 22- S. AHMED ALI. (2012). Performances thermiques du matériau terre pour un habitat durable des régions arides et sémi-arides : cas de Timimoune. Mémoire de Magister de l'Université Mouloud Mammeri-Tizi Ouzou.
23- S. AVAMASSE. (2011). Caractérisation thermomécanique des blocs de terres comprimés (BTC) avec ajout de sciure de bois. Pour l’obtention d’ingénieur de conception en génie civil à l’EPAC.
24- Sulpicio SÁNCHEZ TIZAPA : Étude expérimentale et numérique des murs en maçonnerie confinée chargés dans leur plane : cas : état de Guerrero (Mexique), 2009 (Thèse).
61
ANNEXES
62
Annexe 1 : courbe effort-pénétration des mélanges
0
63 0
5 10 15 20 25 30 35 40
0 2 4 6 8 10 12
Force (102kN)
Enfoncement ( mm)
Courbe Effort-Pénétration ciment 8%
Série1 Série2 Série3
64
Annexe 2
65
Liste des tableaux ... vii
Liste des figures ... viii
Liste des photos ... ix
INTRODUCTION GENERALE ... 1
Introduction générale ... 2
CHAPITRE 1 : CADRE CONCEPTUEL ET THEORIQUE DE L’ETUDE ... 5
I.1. Contexte et Justification ... 6
I.1.1. Contexte ... 6
I.1.2. Justification ... 7
I.3. Les Objectifs de l’étude ... 9
I.3.1. Objectif général ... 9
I.3.2. Objectifs spécifiques ... 9
I-4- Synthèse bibliographique ... 9
I-4-1-La terre de barre ... 9
I.4-1-1. Définition ... 9
I.4-1-2. - Composition de terre de barre ... 10
I.4-1-3- Distribution spatiale de la terre de barre au Bénin ... 12
I-4-2- Les techniques de constructions en terre ... 13
I-4-3- Utilité de la terre de barre dans la construction ... 16
I-4-4- les avantages et inconvenients liés a l’utilisation de la terre comme materiau de construction ... 18
I-4-4-1- Les avantages de la construction en terre ... 18
I-4-4-2- Les inconvénients de la construction en terre ... 19
66 I-4-5- dispositions legales relatives à l’utilisation de la terre comme materiau de
construction de batiments ... 19
I-4-6- La stabilisation ... 21
I-4-6-1. Stabilisation mécanique ... 22
I-4-6-2. Stabilisation chimique ... 23
I-4-6-3. Stabilisation physique ... 23
I-4-6-4. Stabilisation par cuisson ... 23
I-4-6-5- Stabilisation chimique ... 24
I-4-7. Stabilisation au ciment ... 24
I-4-8- Les Blocs de terre comprimée ... 27
CHAPITRE II : APPROCHE METHODOLOGIQUE ... 31
II-1- Les materiaux utilisés ... 32
II-1-1-La terre de barre ... 32
II-1-2-Le ciment ... 33
II-1-3- L’eau ... 33
II-2- Le programme expérimental ... 33
II-3- Description de quelques essais d’identification effectués sur les matériaux étudiés ... 35
II-3-1- L’analyse granulométrique ... 35
II-3-2- Tracé de la courbe granulométrique ... 36
II-3-3- Les limites d’Atterberg (NF P 94-051) ... 36
II-3-3-1-Définition ... 36
II-3-3-2- Matériels ... 37
II-3-3-3- Méthode ... 38
II-3-3-4- Détermination de la limite de liquidité (WL) ... 38
II-3-3-5- Détermination de la limite de plasticité (WP) ... 39
II-3-3-6-Classification ... 39
II-3-4- L’essai Proctor Modifié (NF P 94-093) ... 40
II-4- Résultats des différents essais ... 41
II-4-1- Analyse granulométrique par tamisage ... 41
II-4-2- Analyse granulométrique par sédimentométrie ... 42
II-4-3- Limites d’atterberg ... 44
II-4-4- L’essai Proctor ... 46
67
II-5- Classification des sols ... 47
CHAPITRE III : STABILISATION DE LA TERRE DE BARRE, ANALYSE ET INTERPRÊTATION DES RESULTATS ... 48
III-1- Essais réalisés sur les mélanges ... 49
III-1-1- But des essais ... 49
II-1-1-1- Essai : Limite d’Atterberg... 49
III-1-1-2- Essai Proctor ... 49
III-1-1-3- Essais de compression simple et de traction simple ... 49
III-1-2- Résultats des essais ... 50
III-2-1- Limites d’Atterberg du mélange ... 50
III-2-2- Essai Proctor échantillons prélevés ... 51
III-3- Analyse des résultats et choix du meilleur mélange ... 54
III-3-1- Interprétation des résultats ... 54
III-3-1-1- Influence sur les limites d’Atterberg ... 54
III-3-1-2- Influence sur le Proctor ... 54
III-3-1-3- Influence sur la résistance mécanique ... 54
III-3-2- Choix du meilleur mélange ... 55
Conclusions et perspectives ... 56
BIBLIOGRAPHIE ... 58
ANNEXES ... 61
TABLE DES MATIERES... 65