Détermination de la masse volumique absolue et du coefficient d’absorption d’eau (NF EN

2.1.8.1. But

L’essai a pour but la détermination de la masse volumique absolue et du coefficient d’absorption d’eau. La masse volumique absolue est le rapport entre la masse de l'échantillon séché en étuve et le volume qu'il occupe dans l'eau, y compris les pores fermés, mais à l'exclusion de ceux accessibles à l'eau.

Le coefficient d’absorption d’eau rapport de l’augmentation de masse d’un échantillon de granulats à sa masse sèche, après passage à l’étuve, du fait de la pénétration de l’eau dans les pores accessibles à l’eau.

2.1.8.2. Principe

La masse se détermine en pesant la prise d'essai saturée surface sèche et de nouveau après séchage à l'étuve. Le volume est calculé par la méthode de pycnomètre.

2.1.8.3. Matériel

- deux pycnomètres ; - une étuve ;

- eau bouillie et immédiatement refroidie avant usage - un bain d’eau ; Laver l’échantillon sur le tamis de 31,5 mm et le tamis de 4 mm pour retirer les granulats les plus fins. Eliminer tous les grains refusés au tamis de 31,5 mm. Laisser l'échantillon s'égoutter. La masse de la prise d’essai de granulats ne doit pas être inférieure à celle donnée dans le Tableau 2 de la norme.

 Pour les granulats passant au tamis de 4 mm et refusés au tamis de 0,08 mm Laver l’échantillon sur le tamis de 4 mm et le tamis de 0,08 mm pour retirer les granulats les plus fins. Eliminer tous les grains refusés au tamis de 4 mm. Laisser l'échantillon s'égoutter.

 Exécution de l’essai

- Mettre une masse M1 de la prise d'essai préparée saturée sèche en surface dans le pycnomètre ;

- compléter l’eau jusqu’au trait de repère tout en éliminant l'air occlus en faisant tourner et osciller doucement le pycnomètre en position inclinée ;

- laisser reposer un instant puis sécher l'extérieur du pycnomètre et le peser, M2. Noter la température de l'eau ;

- Retirer le contenu du pycnomètre et le verser dans un bac et porter à l’étuve ;

- Remplir à nouveau le pycnomètre avec de l'eau et remettre le couvercle comme précédemment ; puis sécher l'extérieur du récipient et le peser, M3. Noter la température de l'eau. La différence entre les mesures de la température de l'eau du pycnomètre effectuées pour les pesées M2 et M3 ne doit pas dépasser 2 °C ;

- Sécher les granulats dans une étuve ventilée à une température de (110 ± 5) °C jusqu’à masse constante. Laisser refroidir à température ambiante et peser, M4.

 Calcul et expression des résultats

Les masses volumiques absolues (selon le cas), en mg/cm3, conformément aux équations suivantes :

Masse volumique absolue

𝜌_𝑎 = 𝜌_𝑤 ^𝑀4

𝑀4−(𝑀2−𝑀3) (2.9) Le coefficient d’absorption d’eau après immersion de 24 h, WA24, est calculé selon l’équation suivante :

𝑊𝐴₂₄= ^{100×(𝑀1−𝑀4)}

𝑀4 (2.10) 𝜌_𝑤 est la masse volumique de l’eau à la température d’essai, en mégagrammes par mètre cube;

𝑀₁ est la masse dans l’air des granulats saturés sec en surface, en grammes ;

𝑀₂ est la masse du pycnomètre contenant l’échantillon de granulats saturés et l’eau, en grammes ;

𝑀₃ est la masse du pycnomètre rempli d’eau uniquement, en grammes ; 𝑀₄ est la masse dans l’air de la prise d’essai séchée à l’étuve, en grammes.

2.2. Etude des caractéristiques physiques et mécaniques des lianes

2.2.1. Détermination du taux d’humidité (Norme NF B 51-004)[77]

2.2.1.1. But

Cet essai a pour but d’observer de déterminer l’humidité du bois en vue notamment des essais physiques et mécaniques.

2.2.1.2. Principe

Il s’agit de mettre l’échantillon prélevé à l’étuve à 105°C jusqu’à obtention d’une masse constante et de calculer en pourcentage le rapport entre la diminution de masse constatée et la masse de l’éprouvette anhydre.

2.2.1.3. Matériel

- Une étuve ;

- une balance électronique de précision 0,01 gramme près ; - un plateau ou un bol.

2.2.1.4. Méthodologie

La méthode consiste à prélever les échantillons de rotin, les peser et obtenir une masse MH, qui est la masse humide. Ces échantillons ont été ensuite mis à l’étuve à une température de 103 °C± 2°C jusqu’à atteindre une masse constante. Après la sortie de l’étuve, on pèse les échantillons et on obtient une masse MO. Le taux d’humidité est déterminé par la formule :

Le taux d’humidité (%) =^{𝑀𝐻−𝑀𝑂}

𝑀𝑂 𝑥 100 (2.11)

2.2.2. Etude du Retrait – Gonflement (NF B 51-006)[78]

2.2.2.1. But

Cet essai a pour but de déterminer le retrait longitudinal et le retrait volumique total des éprouvettes. Par suite, les caractéristiques du gonflement sont déterminées.

2.2.2.2. Principe

Le principe consiste en une détermination des variations de volume d’une éprouvette saturée et ramenée à l’état anhydre

2.2.2.3. Matériel

Le dispositif expérimental est composé de :

- Un récipient pour l’immersion des éprouvettes ; - Un pied à coulisse électronique ;

- Une balance d’une précision de 0,01 g ; - Une étuve ;

- Un voluménomètre à mercure ;

2.2.2.4. Méthodologie

La mesure consiste à une double prise de mesures des dimensions (côte et volume). Cette prise de mesure commence de l’état saturé avant l’introduction des éprouvettes dans l’étuve. Le volume de l’éprouvette à l’état saturé est déterminé par poussée d’Archimède.

Ne disposant pas de voluménomètre à mercure, nous avons déterminé les volumes (Va) des éprouvettes à l’état anhydre par la méthode : 𝑉 = 𝑆𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 × ℎ𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟. Les éprouvettes sont sorties de l’étuve et mesurées à des intervalles de temps prédéterminés, jusqu’à atteindre l’état anhydre. A chaque sortie, la prise de mesure est effectuée très rapidement pour éviter non seulement l’absorption d’humidité pouvant influencer les cotes, masses et volumes, mais aussi une variation de la température de l’enceinte. Le retrait est donné par la formule suivante :

s a 100

Le gonflement de la dimension en étude Gi est directement calculé à partir du retrait correspondant Ri à l’aide de la formule suivante :

100 100

2.2.3. Etude de l’absorption (Cinétique d’absorption du rotin NF P 18 - 555)

2.2.3.1. But

Il s’agit de déterminer la quantité d’eau absorbée par des éprouvettes de rotin en fonction du temps.

2.2.3.2. Matériels

- Etuve ;

- Un bocal gradué contenant de l’eau pour l’immersion des éprouvettes

2.2.3.3. Méthodologie

- On met l’éprouvette à l’étuve jusqu’à l’état anhydre ;

- On remplir le bocal gradué d’eau et on immerge ensuite l’éprouvette ;

- On mesure le niveau d’eau à intervalle de temps régulier jusqu’à ce qu’il ne varie plus (état de saturation de l’éprouvette).

Le taux d’absorption des éprouvettes et calculé et La courbe d’absorption du rotin est tracée en fonction du temps.

2.2.4. Détermination la masse volumique basale du rotin (NF B 51-005)[79]

2.2.4.1. But

Cet essai a pour but de déterminer la masse volumique basale du matériau rotin.

2.2.4.2. Principe

Il consiste à laisser un échantillon de bois dans l’eau jusqu’à saturation totale puis le sécher dans une étuve à 103 ± 2°c jusqu’à l’état anhydre. On détermine ensuite le rapport de la masse anhydre sur le volume saturé de l’échantillon.

2.2.4.3. Matériel

- un seau d’eau pour l’immersion des éprouvettes ; - une étuve de séchage ;

- une balance de précision au centigramme.

2.2.4.4. Méthodologie

 Préparation des échantillons

Pour obtenir ce volume de saturation des éprouvettes, on met l’échantillon dans un dessiccateur contenant de l’eau pure et lié à une pompe à vide. On procède par une opération cyclique qui consiste à créer par la pompe un vide dans le dessiccateur pendant quelques temps, puis on le rompt en arrêtant la pompe et en ouvrant le dessiccateur. Cette opération cyclique permet de vider l’air de l’échantillon et de permettre à l’eau d’y pénétrer jusqu’à occuper tous les vides cellulaires. Après cette étape, on détermine le volume saturé VS par la poussée d’Archimède appliquée à l’échantillon.

Ne disposant pas de dessiccateur pour utiliser la pompe à vide afin d’atteindre la saturation totale, nous avons dû procéder par immersion libre des éprouvettes dans de l’eau pure, pendant plusieurs jours.

 Mesure

- Mettre les échantillons dans l’eau jusqu’à l’immersion totale. Les échantillons restent pendant 15 jours dans l’eau afin de nous assurer de leurs saturations ;

- Le volume saturé VS est déterminé par le principe de la poussée d’Archimède ;

- Ils sont ensuite séchés à 103 ±2°C dans l’étuve. Le séchage est conduit jusqu’à la stabilisation totale de leurs masses et nous obtenons ainsi leurs masses anhydres M0. La masse volumique basale est donnée par l’équation (2.13) suivante :

0 VB

S

m M

 V

(2.14)

2.2.5. Essai de traction (NF B 51-017)[80]

2.2.5.1. But

L’essai permet de déterminer la résistance à la rupture en traction parallèle au fil d’éprouvettes de bois petites dimensions, de droit fil, sans nœud ni défaut.

2.2.5.2. Principe

Il s’agit de déterminer la contrainte de rupture sous une charge de traction progressivement croissante, exercée parallèlement au fil du bois.

2.2.5.3. Matériels

- presse 50 KN universelle ;

- dispositif d’application de charge de traction ; - capteur de force numérique 50KN ;

- capteur de déplacement numérique ; - instrument de mesure (pied à coulisse).

2.2.5.4. Méthodologie

 Préparation de l’échantillon

Pour l’essai, les éprouvettes recommandées sont représentées sur la figure (2.1)

ci-dessous. Compte tenu de la section très réduite des éprouvettes de rotin, nous avions maintenu la section constante même au niveau des ancrages. Le taux d’humidité des éprouvettes est déterminé avant l’essai. Nous avons constaté qu’il était supérieur à 14%, donc nous avons procédé à un léger séchage au soleil pour espérer avoir un taux autour de 12%. Les

éprouvettes ont une longueur de 10,004 ±0,03 cm chacune. A l’aide de l’instrument de mesure (pieds à coulisse), prendre à mi- longueur le diamètre de l’éprouvette. Comme le prévoit la norme, nous avons déterminé le taux d’humidité des éprouvettes juste après les écrasements.

Figure 2-1 : éprouvettes de traction recommandées (dimensions en mm)

 Mise en œuvre de l’essai

Une éprouvette est serrée dans les mors de l'appareil d'essai et une charge est appliquée jusqu’à la rupture de l’éprouvette. Les capteurs de déplacement mesurent l'élongation. Le principe de l’essai ne permet que d’enregistrer les forces (F) et les déplacements (L). Pour avoir les courbes contraintes-déformations, on a procédé après recueillement des données aux opérations suivantes :

Le module de Young a été calculé par la pente de la tangente à l’origine de la courbe contrainte– déformation limitée de 10 à 30% de la force de rupture (Farah, Badorul, Megat, &

Ramadhansyah, 2011). La contrainte correspondante à la force appliquée la plus élevée est la résistance à la traction du matériau testé. La limite d'élasticité quant à elle est la contrainte correspondant à 0,5% de déformation. Pour obtenir cette limite élastique, nous traçons la parallèle à la tangente à l’origine et passant par 0,5% de déformation[61][81].

Photo 2-3: Exécution de l’essai de traction

2.3. Etude de la formulation du béton

Les constituants du béton de latérite se présentent comme suit :

 Le ciment

Le ciment est présenté sous la forme d’une poudre minérale fine. Il forme avec l’eau une pâte qui se fige et durcit. Ce liant hydraulique permet d’agglomérer des substances variées appelées agrégat ou granulat.

Il existe plusieurs types de ciment, mais le type de ciment utilisé dans le cadre la formulation est le ciment Portland composé haute résistance CEMII/B-LL 42,5R pour la méthode des volumes absolus et le CPJ 35 pour la méthode de DREUX GORISSE. Ces deux catégories sont produites par la Nouvelle Cimenterie du Bénin S.A (NOCIBE).

Le CEMII/B-LL 42, R est un ciment au calcaire plus environ 21 à 35% d’ajout ; à prise rapide, comportant un taux de carbone organique < 0,2% et ayant une résistance minimum à 28 jours évaluée à 42,5 MPa.

 L’eau

L’eau utilisée pour la formulation est l’eau du réseau du CAMPUS.

 Les granulats

Il s’agit du graveleux latéritique prélevé d’une carrière située à Attolinga dans la commune d’Allada. Le graveleux latéritique est séparé en deux classes 0/5 et 5/25. Les caractéristiques physiques ont été déterminées et présentées dans le chapitre 3 objet des résultats et discussions.

Pour définir les proportions du sable, gravier, eau et ciment ; on doit utiliser une méthode de formulation de béton parmi celles proposées par des spécialistes tels que Bolomey, Faury, Vallette, Dreux-Gorisse, Joisel ...etc.

La méthode des volumes absolus, est celle que nous avons retenue en raison de sa simplicité à déterminer les différents composants et surtout qu’elle permet d’étudier plusieurs paramètres à la fois.

Cependant, afin de cerner quelques paramètres du béton à réaliser, nous avons procédé en un premier temps à une formulation par la méthode de Dreux-Gorisse.

2.3.1. Formulation par la méthode de Dreux-Gorisse

Plusieurs étapes de calcul successives sont nécessaires à l’obtention de la formulation théorique du béton :

 détermination du rapport C/E ;

 détermination de C et E ;

 détermination du mélange optimal à minimum de vides ;

 détermination de la compacité du béton ;

 détermination des masses de granulats ;

 essais d’ajustement de la formule.

Tous les tableaux et abaques relatifs à cette méthode sont regroupés en Annexe III

 Les données de base

 Dimension maximale des granulats D= 25 mm.

 Résistance nominale 𝜎_𝑛=200 bars.

 Affaissement au cône : A= 5 cm.

 Moyen de serrage : vibration normale.

 Les granulats dont on dispose sont :

- sable latéritique de poids spécifique égal à 2,68 ; de densité apparente 1,26 et de module de finesse égal à 2,00 ;

- nodule latéritique de poids spécifique égal à 2,82 ; de densité apparente 1,35;

 Le ciment utilisé est le CPJ 35 de classe vraie б’c = 400 bars de poids spécifique égal à 3,1.

2.3.2. Formulation par la méthode des volumes absolus

L’objectif de cette étude étant de retenir une formulation ayant de meilleures caractéristiques comparée à l’ensemble, il s’agira donc de faire varier la quantité d’eau et le dosage en ciment dans le mélange et par conséquent les quantités de sable et de gravier afin d’en déduire les valeurs optimales. De ce fait, nous partons de la méthode de Dreux Gorisse tout en prenant comme acquis le rapport N/S et la méthode de conservation des éprouvettes. La formulation de Dreux Gorisse nous a permis de remarquer que le rapport N/S= 2,15. Pour améliorer la formulation, nous avons plusieurs possibilités :

 augmenter le dosage en ciment

 diminuer le dosage en eau mais il est impératif de maintenir une plasticité suffisante, ce qui fait appel à un adjuvant fluidifiant ;

 utiliser un autre type de granulats ;

 utiliser un ciment à durcissement plus rapide ;

 on peut également augmenter le rapport N/S en diminuant un peu de la qualité de sable au profit du gravier, mais dans ce cas, il faut faire attention à la diminution de l’ouvrabilité.

Pour ce faire, nous allons varier les dosages en ciment de 350 à 450 kg/m3 à pas de 50 Kg et nous allons faire varier le ratio E/C de 0,50 à 0,8.

Comme le propose la norme ACI, un mètre cube de béton obtenu par la méthode des volumes absolus correspond à la somme totale des volumes absolus de chaque constituant plus

le volume de l’air entrainé et de l’air piégé. Ainsi, il est possible d’écrire l’équation

VV : volume absolu des vides entraînés et/ou des vides piégés dans le béton

On obtient l’équation ci-dessous après transformation des autres volumes de l’équation (2.16) par le rapport masse sur masse volumique.

𝐶

𝑆 est la masse du sable latéritique en tonne

𝑁 est la masse des nodules en tonne

𝐸 est la masse de l’eau en tonne

Les inconnues de cette équation sont : les proportions de granulats, le dosage en ciment, la quantité d’eau et le volume des vides.

Posons alors : 𝑘_𝑒 : le rapport E/C

𝑘_𝑏 : le rapport N/S

Ne pouvant étudier tous les paramètres à la fois, nous proposons de poser certaines constantes comme suit :

 le volume de vide Vv = 15% [82] ;

 le rapport N/S= 2,5 [83].

En donnant donc différentes valeurs au ratio E/C, et à C, on obtient les proportions définies dans le tableau suivant :

Tableau IV : Proportion des constituants des différents mélanges

Les quantités d’eau dans le tableau ci-dessus ne tiennent pas compte de l’absorption des granulats. Pour la fabrication du béton, il va falloir y tenir compte pour avoir une bonne

2.4. Etude des caractéristiques physiques et mécaniques du béton de latérite

2.4.1. Détermination de l’affaissement (NF EN 12350-2)[84]

2.4.1.1. But

Cet essai vise la détermination de la consistance du béton frais par l'essai d'affaissement.

2.4.1.2. Principe

Le béton frais est compacté dans un moule ayant la forme d'un tronc de cône. Lorsque le cône est soulevé verticalement, l'affaissement du béton permet de mesurer sa consistance.

2.4.1.3. Matériels

- Le cône d’Abrams ; - une tige de piquage ;

- une règle, graduée de 0 mm à 300 mm ; - une surface ou un plateau de base ; - l’huile à démoulage;

- une main-écope ; - une minuterie.

2.4.1.4. Méthodologie

La plaque d’appui est légèrement humidifiée et le moule légèrement huilé y est fixé. Le béton est introduit dans le moule en 3 couches d’égales hauteurs qui seront mises en place au moyen de la tige de piquage actionnée 25 fois par couche (la tige doit pénétrer la couche immédiatement inférieure). Après avoir arasé en roulant la tige de piquage sur le bord supérieur du moule, le démoulage s'opère en soulevant le moule avec précaution. Le béton n’étant plus maintenu s’affaisse plus ou moins suivant sa consistance. Celle-ci est caractérisée par cet affaissement, noté A, mesuré grâce au portique et arrondi au centimètre le plus proche. La mesure doit être effectuée sur le point le plus haut du béton et immédiatement après le démoulage.

2.4.2. La masse volumique du béton frais (NF EN 12350-6) [85]

2.4.2.1. But

Cet essai permet de déterminer la masse volumique du béton frais applicable en laboratoire et in situ.

2.4.2.2. Principe

Le béton frais est mis en place dans un récipient rigide et étanche à l'eau, puis pesé.

2.4.2.3. Matériels

- Étalonner le récipient afin d'obtenir le volume du récipient (V) ;

- Le récipient doit être pesé afin de déterminer sa masse (𝑚₁) et la valeur obtenue doit être enregistrée ;

- Mettre en place le béton en deux couches au minimum dans le récipient ;

- Le serrage du béton doit être effectué immédiatement après le remplissage du moule de façon à obtenir un serrage à refus du béton sans ségrégation excessive ni formation de laitance ;

- La vibration doit être appliquée durant le temps minimal nécessaire au serrage à refus du béton ;

- Une fois en place, la couche supérieure doit être mise au niveau de la partie supérieure du récipient à l'aide de la truelle. La surface doit ensuite être soigneusement arasée avec la règle, et l'extérieur du récipient doit être nettoyé ;

- Le récipient et son contenu doivent être pesés afin de déterminer sa masse (𝑚₂) et la valeur obtenue doit être enregistrée ;

- La masse volumique est calculée selon la formule :

𝐷 =

^{𝑚2−𝑚1}

𝑉 (2.18)

2.4.3. La masse volumique du béton durci (NF EN 12390-7) [86]

2.4.3.1. But

L’essai vise à déterminer la masse volumique du béton durci.

2.4.3.2. Principe

La masse et le volume de l’échantillon de béton durci sont déterminés, puis sa masse volumique est calculée.

2.4.3.3. Matériel

- Calibres et réglets ; - Balance.

2.4.3.4. Méthodologie

- Peser l’échantillon en l’état de réception, avec une précision égale à 0,1 % de la masse (m) de l’éprouvette ;

- Calculer le volume (v) de l’éprouvette à partir des mesures réalisées conformément à l’EN 12390-1 ;

- Calculer la masse volumique de l’échantillon au moyen des valeurs de masse et de volume précédemment déterminées, à l’aide de la formule suivante :

𝐷 =

^𝑚

𝑣 (2.19)

2.4.4. La résistance à la compression (NF EN 12390-3) [87]

2.4.4.1. But

L'essai a pour but de connaître la résistance à la compression du béton, qui peut être mesurée en laboratoire sur des éprouvettes.

2.4.4.2. Principe

Les éprouvettes étudiées sont soumises à une charge croissante jusqu'à la rupture dans une machine de compression conforme à l’NF EN 12390-4. La charge maximale atteinte est enregistrée et la résistance en compression calculée. La résistance à la compression est le rapport entre la charge de rupture et la section transversale de l'éprouvette.

2.4.4.3. Matériels

- une machine d'essai qui est une presse de force et de dimensions appropriées à l’éprouvette à tester ;

- un moyen pour rectifier les extrémités des éprouvettes : surfaçage au soufre ; - appareil de surfaçage ;

- Un bac à immersion.

2.4.4.4. Méthodologie

Les essais sont réalisés à 7 jours.

- Une fois l’éprouvette retirée du bac, essuyer toute humidité excessive de la surface de l'éprouvette ;

- Rectification des surfaces au souffre conformément à la norme NFP 18- 406 qui exige cela afin d’assurer la planéité des surfaces d’application de charges pour qu’elles soient transmises perpendiculairement aux génératrices des éprouvettes ;

- Centrer l’éprouvette sur la presse d’essai et application de la charge avec une vitesse 5bar±2 /sec jusqu’à la rupture.

La résistance à la compression est donnée par l'équation :

C

F F

 S (2.20) F : la force de rupture de l’éprouvette ;

S : la section droite de l’éprouvette ; Fc : la résistance à la compression.

2.5. Méthodes d’analyse statistique des résultats et interactions des facteurs sur les caractéristiques

L’analyse statistique des données obtenues lors des différents essais entrepris va permettre d’étayer la discussion des résultats et de tirer un maximum d’informations tout en conservant

L’analyse statistique des données obtenues lors des différents essais entrepris va permettre d’étayer la discussion des résultats et de tirer un maximum d’informations tout en conservant

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