I.4-1-1. Définition
Plusieurs chercheurs ont travaillé sur la terre de barre du Bénin et ont donné les définitions suivantes:
Guilchers (1959) est l’un des premiers à étudier la terre de barre ; il définit la terre de barre qui recouvre le plateau, en arrière du complexe côtier, comme une formation meuble, rouge foncé, de texture argilo-sableuse. La terminologie terre de barre est héritée du portugais « barral
» qui signifie argile. Les analyses granulométriques, morphoscopiques et
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l’étude des minéraux argileux indiquent que la terre de barre est formée d’un matériau hétérométrique, mis en place sous des conditions subaériennes tropicales, avec des consolidations sporadiques.
Guilchers conclut que ce matériel forme le couronnement de la série sédimentaire du bassin côtier du Bénin.
Slansky (1959) décrivant les plateaux du bassin sédimentaire qualifie de sol la terre de barre ; ses caractéristiques essentielles sont : mélange meuble de sable et d’argile, de couleur brun rouge. La proportion d’argile ferrugineuse et de sable est très variable. Il pense qu’il s’agit simplement de l’évolution latéritique des niveaux sous-jacents.
Selon Furon (1964), le continental terminal du Dahomey est caractérisé par des formations argilo-sableuse connues sous le nom de « terre de barre ». Elles peuvent atteindre une centaine de mètre de puissance et contenir à la base des niveaux ligniteux.
Fauck (1972) attribue, lui le terme de « terre de barre » aux sols rouges développés sur les roches-mères que représente le continental terminal du Bénin.
D’après le rapport national sur la diversité biologique en 1998 (Bénin), la terre de barre est définie comme étant une formation plus ou moins meuble, de couleur rouge à brun rouge ; humide, elle est légèrement
‘’collante’’. Elle ne contient jamais de débris de roches ou de galets de diamètre supérieur à 1 cm.
Lorsque la formation est faiblement indurée, elle présente des fentes de dessiccation. (M. ADAGBE, 2014)
I.4-1-2. - Composition de terre de barre
La terre de barre du sud Bénin décrite par WILLIAME et VOLKOFF en 1966 présente les caractéristiques physiques et chimiques suivantes:
15,3% d'Argile; 5,4% de limon; 77,3% de sable et 0,05% d'Azote total; la teneur en matières organiques est de 2,64%.
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L’analyse minéralogique a permis de distinguer deux catégories de matériaux par leur densité :
e quartz et quelques paillettes de micas;
épidote (clinozoïte, pistachite, staurotide et sphène)
Tableau 1: les minéraux lourds présents dans la terre de barre Types Caractéristiques
Zircon Rose ou incolore, très roulé ou avec sa forme cristalline nette.
Tourmaline Brune, noire ou verte, se présente sous des formes très diverses.
Rutile Rouge, rouge-jaune, rarement bien usé.
Disthène Grands cristaux allongés et aplaties, généralement anguleux, cassure irrégulière en marche d’escalier.
Staurotide Brun jaune, toujours non usé, grain en général irrégulier à cassure en dents de scies.
Sphène Fragment de cristaux ou en grain irréguliers, plus ou moins usés, de couleur marron à gris.
Epidote Clinozoïde Transparent, presque
incolore, avec des clivages parallèles à l'allongement du grain, cassures irrégulières.
Pistachite Couleur jaune sous forme cristalline.
12 I.4-1-3- Distribution spatiale de la terre de barre au Bénin
Les sols ferralitiques désaturés du Bénin, appelés terres de barre (Barro
= argile sableuse à l’état humide en portugais), occupent la quasi-totalité des terrains exondés bien drainés du sud du pays. Ils représentent 7 % de la superficie du pays mais concentrent le tiers de la population totale (AZONTONDE,1993).
Développée sur les sept plateaux du sud Bénin (plateau de Kétou, Zangnanado, Abomey, Aplahoué, Porto-Novo, Allada et Bopa) la terre de barre se localise entre 6°20' et 7°20' de latitude Nord puis 1°40' de longitude Est et couvre une superficie d'environ 10.500 km².
(AZONTONDE)
Figure 1 : Les grands types de sols dominants au Bénin (MILOHIN, 2014)
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Figure 2: Répartition des plateaux au sud-Bénin (SLANSKY, 1962)
I-4-2- Les techniques de constructions en terre
Construire en terre, c’est construire avec un matériau que l’on foule aux pieds tous les jours. Mais la terre ne peut être employée en construction que si elle offre une bonne cohésion propre, principalement due à la présence d’argile qui joue le rôle de liant naturel.
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En maintes contrées dont les paysages familiers en sont très souvent richement marqués, l’architecture de terre est véritablement un témoignage vivant de l’histoire et de la culture des peuples.
De la tradition de construire en terre, on dénombre de très nombreux modes de construction avec une infinité de variantes qui traduisent l’identité des lieux et des cultures. On connait principalement douze modes d’utilisation de la terre en construction. Parmi ceux-ci, sept sont très couramment employés et constituent les genres techniques majeurs.
a- Adobe : la brique séchée au soleil est plus communément connue sous le nom d’adobe. Les briques d’adobe sont moulées à partir d’une terre malléable souvent ajoutée de paille. A l’origine, ces briques étaient formées à la main. Plus tard (et encore aujourd’hui), elles seront
Traditionnellement, ces outils sont en bois.
c- Terre-paille : pour cette technique, la terre utilisée doit avoir une bonne cohésion. Elle est dispersée dans de l’eau jusqu’à l’obtention d’une barbotine homogène, que l’on verse sur de la paille, jusqu’à enrober chaque brin. Au séchage, on obtient un matériau dont la texture est essentiellement celle de la paille.
d- Torchis : une structure en colombages et claies de bois est hourdée avec une ou plusieurs couches de terre. Cette terre argileuse, amendée de paille ou d’autres fibres, constitue les parois de la bâtisse.
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e- Façonnage : cette technique ancestrale est toujours fréquemment utilisée. La terre est façonnée de la même façon que pour la poterie, sans outils.
f- Blocs comprimés : pendant longtemps, on a fabriqué des bocs de terre à l’aide de moules dans lesquels on comprimait la terre à l’aide d’un petit pilon ou en rabattant avec force un couvercle très lourd. Ce procédé a été mécanisé et on utilise aujourd’hui des presses de toutes sortes.
Les produits obtenus sont extrêmement variés.
g- Bauge : ce procédé consiste à empiler des boules de terre les unes sur les autres et à les tasser légèrement à l’aide des mains ou des pieds jusqu’à confectionner des murs monolithiques. Habituellement, la terre est amendée de fibres de natures diverses.
Aujourd’hui, ce sont les techniques de l’adobe, du prisé et du bloc comprimé qui sont les plus à l’honneur et même abordées à un très haut niveau de recherche scientifique et technologique.
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Figure 3 : les techniques de construction en terre de barre (H. Houben, H. Guillaud, 2006)
I-4-3- Utilité de la terre de barre dans la construction
Dans la construction, la terre est mise en oeuvre de diverses manières.
En dehors des anciennes techniques traditionnelles (l’adobe, le pisé, le torchis ou la bauge), on distingue des briques de terre comprimées ou stabilisées (MILOHIN, 2014).
En République du Bénin, le plein essor du secteur de la construction et des infrastructures routières génère un grand besoin de matériaux de construction. Pour les régions du sud, les besoins sont longtemps satisfaits avec du sable pulvérulent (généralement propre avec très peu voire pas d’argile). Mais ce noble matériaux se raréfie de nos jours et ce, à cause de l’épuisement des carrières d’extraction. Cependant la terre de barre quant à elle existe en abondance et peut être utilisée aussi bien en construction routière que dans les bâtiments si elle est améliorée.
Dans les bâtiments, on parle souvent de Bloc de Terre Comprimée
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(BTC) et suivant l’usage que l’on va en faire, il peut être utile voire nécessaire de les stabiliser (MILOHIN, 2014).
On désigne par BTC, des blocs obtenus par compactage statique d’une quantité de terre contenue dans un moule de dimensions données. La construction en BTC est une technologie dont le but est l’utilisation de matériaux locaux, c'est-à-dire disponibles dans les alentours immédiats du site de construction. Le contexte même de la naissance des BTC implique donc un spectre de terre à utiliser le plus large possible. Les exigences résident uniquement au niveau des caractéristiques mécaniques requises pour le bâtiment en fonction de l’utilisation qui en sera faite. Toutefois, il y a quelques orientations pour prédire la qualité des blocs résultant d’une terre donnée.
- Le sol ne doit pas être très argileux au risque d’entrainer des fissurations de retrait fragilisant les blocs (%2μm<30%).
- Ce matériau doit présenter un minimum de plasticité assurant une cohésion entre les grains du matériau lors du compactage (%2 μm>5%).
- Les gros éléments du matériau ne doivent pas dépasser une taille limite dépendant de la taille des blocs, une moyenne de 5 mm est assez indiquée.
Une brique de terre comprimée non stabilisée a de très bonnes propriétés thermiques et hygrométriques et une résistance suffisante à la compression pour pouvoir être utilisée telle quelle dans la construction.
Dans les régions très pluvieuses, il est nécessaire de stabiliser les briques de terre comprimée (BTC), puisque l’humidité contenue dans les briques entraine leur émiettement. Des études ont montré que la terre non stabilisée a une résistance humide non acceptable car inférieure au minimum exigé dans la construction.
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I-4-4- les avantages et inconvenients liés a l’utilisation de la terre comme materiau de construction
I-4-4-1- Les avantages de la construction en terre
La terre apparaît comme le matériau le plus approprié pour construire moderne, durable et moins cher à cause des multiples avantages. En effet, sa disponibilité, sa facilité de mise en oeuvre, sa résistance au feu sont entre autres des avantages liés à son utilisation. Les murs en terre ont une forte capacité de rétention thermique ce qui assure l’échange de température ou de flux de chaleur entre le milieu intérieur et extérieur, lui permettant de maintenir à l’intérieur du logement une ambiance fraiche quand il fait chaud à l’extérieur et vis-versa. Les murs en terre se sont plus respectueuse des normes environnementales par rapport aux bâtiments conventionnels (Shukla, 2009). L’évaluation du coût de la construction des bâtiments en terre comparativement aux bâtiments conventionnels révèle que son coût est moins élévé et ne représente que 66% du coût de construction conventionnel (Tiwari, 1996). Son faible coût pour la construction est donc un facteur avantageux pour les populations à faible revenu.
Le choix d’adoption pour ce type de matériau est principalement lié à sa capacité thermique importante prenant en compte les deux phénomènes d’inertie de transmission et d’absorption concernant les régimes thermiques variables entre la température extérieure et celle de l’intérieure (SAADI, 2011). Grâce à une capacité thermique importante, le matériau terre rendra l’habitat proche d’un état stationnaire selon les
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flux de chaleur périodiques et climatiques. Il permettra de stabiliser les écarts de température et favorisera l’apport ou le stockage calorifique dans l’habitat. Exemple pour le confort dans les pays tropicaux, le phénomène de stockage-restitution réduit considérablement la probabilité de surchauffe. Il absorbe bien le bruit. Il est facile à utiliser car ne nécessite pas des équipements sophistiqués ni une grande
I-4-4-2- Les inconvénients de la construction en terre
La terre en tant que matériau de construction comparé au ciment présente quelques insuffisances dont notamment sa faible résistance à la compression ; sa faible résistance à la perméabilité ; son fort taux de retrait-gonflement ; sa faible résistance à l’abrasion ; la nécessité de sa fréquente maintenance.
I-4-5- dispositions legales relatives à l’utilisation de la terre comme materiau de construction de batiments
Dans le but de la propagation de l’utilisation de la terre à grande échelle pour sa plus grande acceptabilité par tous, des normes et des dispositions légales ont été formulées pour la planification, la conception et les lignes directives concernant son utilisation. La mise en application de ces normes et dispositions légales pour tous les travaux de construction en terre est obligatoire dans certains pays et facultative dans d’autres.
Le tableau ci-dessous indique certaines normes disponibles pour les travaux de construction en terre dans certains pays.
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Tableau 2 : Description des directives / codes spécifiques aux pays pour la construction en terre (Middleton, 1992 ; Torgal and Jalali, 2012).
S. N. Country Relevant
guideline/code
1 United States ASTM International:
2010 – Standard
21 hygrométriques et une résistance suffisante à la compression pour pouvoir être utilisée telle quelle dans la construction. Dans les régions
s vides entre les particules solides ;
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(résistances mécaniques).
L’amélioration de ces caractéristiques doit garder un caractère irréversible (P. Meukam, 2004).
Il existe dans la littérature plusieurs types de stabilisation des blocs de terre parmi lesquelles, on peut citer : la stabilisation mécanique (compactage), chimique (ciment, néré, chaux, bitume…), thermique (cuisson) et physique (correction de la courbe granulométrique). La stabilisation dépend de plusieurs paramètres dont les plus importants sont : la nature du stabilisant et sa quantité, la qualité de la terre, la qualité du compactage ou de la compression, et l’eau utilisée (qualité et quantité). (MILOHIN, 2014).
I-4-6-1. Stabilisation mécanique
La stabilisation mécanique améliore la brique de terre par modification de sa densité naturelle. Il s’agit du compactage qui consiste essentiellement en une réduction de la porosité du matériau par resserrement des particules. Les effets d’un compactage effectué dans de bonnes conditions, se traduisent par une diminution de la perméabilité, de la compressibilité, de l’absorption d’eau et du gonflement. Les résistances mécaniques initiales et à long terme augmentent. Le compactage à lui seul permet d’obtenir un matériau aux caractéristiques élevées ; cependant, ces matériaux restent très sensibles à l’eau. Mise au contact de l’eau, la brique redevient plastique et ne résiste plus à la compression [P. Meukam, 2004).
L’immersion d’une brique de terre comprimée dans un seau d’eau, donne le lendemain un tas de boue au fond du seau. Si les BTC sont protégées des intempéries (débords de toiture importants, protection
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contre le rejaillissement, soubassements suffisamment élevés, drainage en pied de mur), il n’est pas nécessaire de stabiliser. Ce qui n’est toujours pas le cas.
I-4-6-2. Stabilisation chimique
La stabilisation chimique modifie les propriétés d’une brique de terre par l’intermédiaire de certains adjuvants. Afin de diminuer la sensibilité à l’eau, on a souvent recours à l’adjonction de produits (liants hydrauliques par exemple), rendant les sols traités moins hydrophiles. L’adjonction du ciment qui est un liant hydraulique permet de lier les grains de sable tout en stabilisant l’argile de terre. On obtient ainsi une amélioration des caractéristiques mécaniques et de la sensibilité à l’eau. Il faudra veiller à ce que l’eau de gâchage ne contiennent ni de matières organiques, ni de sulfates. D’après Remillon cité par Ottou (1987), la technique anglaise estime que tous les sols sont utilisables, sauf ceux dont la nature est trop plastique, c’est-à-dire ceux dont l’indice de plasticité est supérieur à 20%
et ceux contenant des sulfates nuisibles au ciment ou des matières organiques.
I-4-6-3. Stabilisation physique
Cette stabilisation modifie les propriétés d’une brique de terre par une amélioration des caractéristiques du matériau par correction de la granularité. Le mélange obtenu conduit selon le cas, soit à diminuer l’indice de plasticité du matériau de base, soit à lui conférer une certaine cohésion. Sikali cité par Ottou a étudié la stabilisation granulaire d’une latérite par ajout de gravillons concassés. Il a constaté que pour un pourcentage optimum du matériau d’apport, la portance du matériau étudié s’améliore considérablement. (Sikali F., Mir-Emarati D. (1987).
I-4-6-4. Stabilisation par cuisson
Elle est une méthode de stabilisation de premier choix avec pour seul inconvénient la consommation de l’énergie. En général, elle entraine une
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restructuration moléculaire de la terre. Permet non seulement de la rendre moins friable, mais surtout moins sensible à l’eau et lui confère des résistances mécaniques plus élevées.
I-4-6-5- Stabilisation chimique
Son but est de modifier les propriétés d’une brique de terre par l’intermédiaire de certains adjuvants. Afin de diminuer la sensibilité à l’eau, on a souvent recours à l’adjonction de produits (liants hydrauliques par exemple), rendant les sols traités moins hydrophiles. Par exemple l’adjonction du ciment, qui est un liant hydraulique permet de lier les grains de sable tout en stabilisant l’argile. On obtient ainsi une amélioration des caractéristiques mécaniques et de la sensibilité à l’eau (P. Meukam, 2004).
I-4-7. Stabilisation au ciment
Lors de la fabrication des BTC stabilisée au ciment, il faut tenir compte du fait que le ciment a besoin d’eau pour faire sa prise (matériau hydraulique). Pour que le ciment assure son rôle de stabilisant, il faut un minimum de 3 à 4% en poids de ciment par rapport au poids de la terre utilisée, sinon il n’y a pas assez de liant. Suivant les qualités de ciment utilisées, ce pourcentage peut monter à plus de 10%. Plus la terre est composée d’éléments fins, plus il faudra de ciment pour lier les éléments entre eux. Dans le cas où il est difficile de se procurer du ciment, il est moins coûteux d’avoir une terre contenant des éléments plus gros car nécessitant moins de ciment pour un même degré de stabilisation (tout en restant dans les proportions et dimensions des éléments d’une terre propre à fabriquer des BTC). Pour des constructions devant résister à l’eau de pluie, il faut monter le pourcentage de stabilisant à 10%. (P.
Meukam, 2004).
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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), le bloc de terre stabilisée avec 3 à 12% en masse de ciment, semble être le bloc le plus courant. Par exemple, (Walker, 1995) indique que les blocs à base de moins de 5%
de ciment sont souvent trop friable pour être manipulés. Plus tard Walker (Walker, 1996) reconnaît que la teneur en argile du sol doit être comprise entre 5 et 20%, la teneur en ciment entre 4 et 10% et l'indice de plasticité du sol entre 2,5 et 30%.
Toutefois, il y a quelques orientations pour prédire la qualité des blocs résultats d’une terre donnée :
* le sol ne doit pas être trop argileux au risque d’entraîner des fissurations de retrait fragilisant les blocs (% 2µm < 30%) ;
* ce matériau doit présenter un minimum de plasticité assurant une cohésion entre les matériaux lors du compactage (% 2µm < 30%) ;
* les gros éléments du matériau ne doivent pas dépasser une taille limite dépendant de la taille des blocs, une moyenne de 5 mm est assez indiquée.
Les figures 4 et 5 (NOR 01) présentent les fuseaux granulaires et d’indice de plasticité pour les matériaux à utiliser en BTC.
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Figure 4 : Fuseau granulaire des terres utilisables pour les BTC (NOR 01)
Figure 5 : Fuseau des indices de plasticité des terres utilisables pour les BTC (NOR 01)
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Les techniques utilisées dans le cadre de notre travail sont la stabilisation mécanique couplée à la stabilisation chimique par ajout de ciment. La stabilisation mécanique, parce qu’elle nous permet d’augmenter la densité de notre matériau en resserrant les particules par compactage statique et la stabilisation au ciment, car l’ajout de ciment comme stabilisateur dont le but en plus d’augmenter la résistance des blocs et de réduire la porosité de la terre de barre lui offre une meilleure durabilité pour teneur en ciment supérieure à 8%, pour les matériaux constituant l’enveloppe du bâtiment susceptible de recevoir l’eau de pluie (P. Meukam, 2004).
I-4-8- Les Blocs de terre comprimée
Par rapport à l'histoire de la construction en terre, la technique du bloc de terre comprimée (BTC) est une technique récente. Cette technique est une évolution moderne du bloc de terre moulée, plus communément dénommé bloc d'adobe. Au lieu qu’ils soient moulés à la main dans un cache en bois, les blocs sont obtenus par compression de la terre, légèrement humide dans une presse métallique. Comparé au bloc moulé à la main, le BTC est très régulier en formes et en dimensions, plus dense et présente une meilleure résistance à la compression et à l'eau (CRATerre, 1991).
Le développement significatif de l'emploi des presses et de l'utilisation
Le développement significatif de l'emploi des presses et de l'utilisation