Optimisation de la teneur en eau et choix de la contrainte de compactage

Plusieurs paramètres physiques tels que la granulométrie du sol, la teneur en eau, la méthode et la contrainte de compactage influencent les propriétés des blocs de terre comprimée, mais ces derniers sont plus sensibles à la teneur en eau qu’aux autres paramètres. D’après la littérature, le compactage statique semble mieux adapté aux sols argileux. Par ailleurs, la détermination de la teneur en eau optimale pour les BTC à partir de l'essai Proctor classique n’est pas appropriée car l'énergie de compactage n'est pas la même que celle d'un compactage statique utilisé pour la fabrication des BTC. Ceci nous a poussés à appliquer un compactage statique par le biais d’une presse hydraulique. Le but est de reproduire un équivalent de l’essai Proctor, mais avec une compression statique, en faisant varier la teneur en eau du matériau et en déterminant le poids volumique sec obtenu après compactage. Cet essai est reproduit pour plusieurs contraintes de compression afin d’étudier son influence sur la compacité du matériau produit. Le compactage est réalisé sans drainage du matériau afin de s’affranchir de la variation d’humidité durant l’essai. Le tracé de l’évolution du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau pour les différentes contraintes de compression permet de remonter à la teneur en eau optimale correspondant au poids volumique sec maximal.

La Figure IV. 1 présente la variation du poids volumique sec des BTC non stabilisées en fonction de la teneur en eau pour différentes contraintes de compactage. L’analyse de cette figure révèle que le poids volumique sec augmente avec l’accroissement de la contrainte de compactage. Pour chaque contrainte de compactage on retrouve une teneur en eau optimale correspondant à un poids volumique sec maximal. L’optimum varie en fonction de la contrainte de compactage. La teneur en eau optimale se déplace vers les faibles teneurs en eau au fur et à mesure que la contrainte de compaction augmente.

On remarque que l’augmentation du poids volumique sec avec la contrainte de compaction n’est effective que pour les faibles teneurs en eau (inférieures à 12%), et que pour des teneurs en eau supérieures à 12% l’augmentation de la contrainte de compaction conduit à une diminution du poids volumique pour une même teneur en eau.

Le poids volumique sec maximal enregistré pour toutes les contraintes expérimentées est égal à 22,1 kN/m3 ; il est obtenu pour une contrainte de compactage de 7 MPa. Cette

valeur est suivie de 21,8 kN/m3 et de 21, 4 kN/m3 respectivement pour des contraintes de

compactage de 6 et 5 MPa. La différence entre ces trois valeurs n’étant pas grande (l’écart relatif maximum est de 3%) et compte tenu du différentiel de coût pour la population locale entre une presse de capacité 7 MPa et une autre de capacité 5 MPa, nous limiterons la contrainte de compactage à 5 MPa. A cette contrainte est associée une teneur en eau optimale de 10% pour les BTC non stabilisées.

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Figure IV. 1 : Poids volumique sec des BTC non stabilisés en fonction de la teneur en eau pour différentes contraintes de compactage

L’ajout de ciment au sol entraînant la modification de la granularité de ce dernier, nous amène à reprendre l’essai sur les mélanges réalisés avec 3%, 5% et 12% de ciment (par rapport au poids du sol). Dans ce cas, la contrainte de 5 MPa retenue au niveau de l’essai précèdent a été utilisée. Les résultats de cet essai sont présentés sur la Figure IV. 2.

Figure IV. 2 : Poids volumique sec en fonction de la teneur en eau pour différentes teneurs en ciment

L’analyse de cette figure révèle que le poids volumique sec évolue avec l’augmentation de la teneur en ciment. On retrouve une même valeur de teneur en eau optimale pour les trois taux de ciment, associée à différentes valeurs du poids volumique sec. Dans le but de vérifier la

Page | 153 corrélation entre le poids volumique sec, la teneur en eau et les propriétés mécaniques, nous avons réalisé les essais de compression et de flexion trois points sur les blocs stabilisés au ciment après une période de cure de 28 jours à 20°C et 50% d’humidité relative. Les Figure IV. 3 et IV. 4 présentent respectivement les variations de la résistance à la compression sèche et à la flexion 3 points en fonction de la teneur en eau et différents taux de ciment. Les résistances en compression et en flexion 3 augmentent avec le taux en ciment. Pour chaque taux de ciment la teneur en eau optimale qui correspond à la valeur de la résistance maximale en compression ou en en flexion 3 points est identique à celle déterminée par rapport au poids volumique sec maximal, c’est à 12%.

Ainsi donc, pour les BTC non stabilisés, les résistances mécaniques augmentent quand le poids volumique sec est accru. Ces résultats nous ont amenés à choisir une contrainte de 5 MPa pour le compactage de tous nos mélanges, 10% de teneur en eau pour les mélanges de sols sans ajout de liants et 12% pour les mélanges avec le ciment. Le choix de la contrainte de compactage est justifié par les performances obtenues et le coût supportable par les communautés locales de l’investissement dans une presse.

Figure IV. 3 : Variation de la résistance à la compression en fonction de la teneur en

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