SECTION 1 : G ENERALITES
1.2. L E ROTIN
1.2.3. Usage du rotin
1.2.3.1. Dans le secteur artisanal
D’après les statistiques, dans de nombreuses régions d’Afrique, le rotin fait l’objet d’une demande croissante et le nombre de cannes transformées est beaucoup plus élevé qu’il y a cinq ou dix ans (Sunderland 2001 et al. ,2001). En effet, le rotin revêt une grande importance économique et écologique sans compter le fait qu’il contribue fortement à la satisfaction des besoins des peuples. Dans le monde, plus de 700 millions de personnes commercialisent le rotin pour de multiples usages.
Le rotin intervient le plus fréquemment dans la confection des meubles (photo 1-7).
Cependant, il est utilisé à d’autres fins telles que la fabrication de cannes, manches de parapluie, articles sportifs, chapeaux, cordes, cordages, nattes, paniers, etc…
Afin de le mettre sous forme exploitable, le rotin subit une série d’étapes. Il s’agit de :
déterminer le modèle à fabriquer et sélectionner les tiges appropriées ;
racler le rotin à l’aide d’un couteau pour ôter l’écorce et ressortir la canne (figure 1-5);
redresser les cannes ;
sécher les cannes pendant trois à sept jours pour réduire la teneur en eau et permettre une meilleure conservation ;
couper les tiges aux dimensions requises.
Figure 1-5 : Raclage du rotin
Chaque partie de l’élément est utilisé pour un objectif précis. C’est ainsi que le cœur de palmier (sommet végétatif) est souvent récolté à des fins alimentaires. Les feuilles servent à confectionner des toitures de chaume.
Les pétioles (tiges foliaires) et les rachis (axes centraux des feuilles) de certaines espèces robustes à tiges courtes peuvent même servir de cannes à pêche. Les fruits et les feuilles sont parfois utilisés en médecine traditionnelle.
Les folioles (petites feuilles formant une feuille composée) de quelques espèces servent de papier à cigarette, alors que les gaines foliaires d'autres espèces font office de brosses à dents.
Photo 1-7 : Petite terrasse jardin en meubles en rotin (Wikipédia, 2017)
1.2.3.2. Dans le secteur de la construction
En commun avec leurs proches asiatiques, les lianes de rotin dans la zone de la forêt tropicale de l'Afrique de l'Ouest et de l'Afrique centrale jouent un rôle essentiel dans les moyens de subsistance des populations locales. Nulle part n'est plus que la région Takamanda du Sud -Ouest Cameroun, où le rotin est utilisé pour une large gamme de produits locaux. Le plus impressionnant est l'utilisation de la liane pour la construction de ponts "hamac"(photo 1-8).
La zone de Takamanda, avec la réserve forestière de Takamanda en son centre, est accessible principalement par voie piétonne, car il n'y a pas de routes motorisées à moins de 7 km de la réserve elle-même. En effet, certains des villages enclavés dans la réserve sont à 40 km maximum d'une route motorable. La région fait partie de la vaste vallée de Cross River et est divisée en deux par un vaste réseau de rivières et de cours d'eau. Avec des précipitations annuelles allant jusqu'à 5 000 mm (ou à peine plus de 16 pieds), dont une grande partie entre les mois de juillet à septembre, beaucoup de ces cours d'eau deviennent impossibles à traverser
soit par des gués traditionnels, soit par des canots. Pour éviter que leurs communautés ne soient séparées du monde extérieur pendant la saison des pluies, les populations locales ont conçu des techniques de construction de ponts de liane temporaire à grande largeur qui fournissent souvent le seul moyen d'accès à la zone.
Afin d'exposer la beauté naturelle de ces ponts, ainsi que de comprendre la technologie et les compétences nécessaires pour en construire, les membres de la communauté de Nyang, un village à la frontière de la réserve forestière de Takamanda, ont été invités à construire un pont de liane à grande largeur dans le jardin botanique de Limbe. Au cours de plusieurs jours, des notes détaillées sur la fabrication du pont ont été faites, tout comme un enregistrement photographique de sa construction.Comme cela a été expliqué aux auteurs, la construction de ces ponts de liane repose sur deux méthodes de construction principales: les systèmes "serpent"
et "araignée". La première étape de la construction du pont repose sur le choix d'un site approprié où la rivière est relativement étroite et, sur les deux rives, des arbres robustes sont présents à partir desquels le pont peut être accroché. La prochaine étape consiste à sélectionner et à récolter des tiges matures de la liane à petit diamètre Eremospatha macrocarpa (ou "echié"
le nom local à Denya). Bien que les tiges de cette espèce atteignent souvent 100 m de longueur, le plus souvent, seules des longueurs plus petites sont disponibles et celles-ci sont reliées de bout en bout afin de fournir 5 à 10 brins, chacun d'une longueur maximale de 200 m, en fonction de la portée souhaitée.
La construction de ces ponts a lieu au début de la saison des pluies, lorsque les rivières ne sont pas encore trop pleines et donc trop dangereuses pour nager. Les travaux d'entretien de routine sont réalisés tous les quatre mois. Cela consiste à remplacer les brins de rotin pourris ou brisés, tout en renforçant les nœuds et les articulations affaiblis. L'un des inconvénients de l'utilisation de la liane comme matière première pour la construction, c'est une durée de vie relativement courte; habituellement environ 2-3 ans. Pour contourner cela, dans certaines régions plus isolées, comme le village d'Ekong-Anaku à Cross River State, au Nigéria, la liane elle-même a été remplacée par des brins de fil galvanisé.
Le pont de liane dans le jardin botanique de Limbe reste une exposition populaire pour les visiteurs du jardin et, accompagné d'informations interprétatives, fournit une ressource pédagogique unique soulignant l'importance de la liane en rotin dans les communautés locales au Cameroun [25].
:
Photo 1-8 : Pont en rotin du Cameroun (Sunderland et al., 2002) En dehors du Cameroun, les lianes ont été aussi exploitées pour construire un pont fonctionnel vieux de 72 ans au Gabon. Le pont de lianes de Poubara (photo 1-9) traverse l'Ogooué à proximité des chutes de Poubara au sud de Franceville dans l'est gabonais.
Photo 1-9 : Pont en rotin au Gabon (Wikipédia, 2017)
Le pont de lianes a été construit en 1915 par l’architecte Moussikoué Mvouzangoye pour éviter les traversées en pirogue dans les eaux tumultueuses de l'Ogooué au droit du village de Poubara (Gabon News, 2012). Le pont de Poubara est constitué de deux mille quatre cents lianes tissées entièrement en matériaux naturels. L'ouvrage mesure actuellement cinquante-deux mètres (52 m) de long contre cent vingt mètres à l'origine (BDP Gabon, 2012).
Il s'agit d'une attraction touristique de la région. Le pont est entretenu par le descendant du concepteur qui assure le financement de sa maintenance par les droits de passage perçus (Gabon News, 2012).
1.3. Le béton
Le béton est un matériau de construction composite moderne, simple d’emploi et extrêmement répandu. Il se compose d’une matrice cimentaire (pâte de ciment hydraté) qui amalgame les inclusions rigides (graviers et sable). Un béton contient environ (en volume) :
- eau : entre 14 et 21 % [26]
- ciment : entre 7 et 15 % [26]
- granulats (dont sable) : entre 60 et 80 % [26][27].
On le définit en trois grandes classes en fonction de leur masse volumique après séchage à l’étuve. Ainsi nous avons le béton lourd, le béton normal et le béton léger.
1.3.1. Types de béton en fonction de la masse volumique 1.3.1.1. Le béton lourd
Il a une masse volumique supérieure à 2600 kg/m3 (Holcim, 2013)[28] cette masse peut atteindre parfois 6000 kg/m3[29]. Il est réalisé à base de granulats spéciaux de densité élevée (barytine, magnétite, hématite, plomb…) et est souvent utilisé pour la réalisation des ouvrages de protection contre les radiations (rayons X, gamma et autres rayons radioactifs) et autres rayonnements produits. Par exemple dans les accélérateurs et piles atomiques.
La protection étant d’autant plus efficace que l’épaisseur est plus grande et la densité du béton plus élevée (DREUX, 1981).
1.3.1.2. Le béton normal ou ordinaire
Il a une masse volumique comprise entre 2000 et 2600 kg/m3 (Holcim, 2013) [28].
C’est le béton fait à partir des granulats dits courants. Ces derniers sont obtenus par exploitation de gisement de sable et de gravier d’origines diverses (alluvionnaire, terrestre,
marine) ou en concassant des roches massives (calcaires ou éruptives). Selon leur origine, on distingue les granulats roulés, extraits de ballastières naturelles ou de dragués en rivières ou en mer, et les granulats concassés obtenus à partir de roches exploités en carrière (DREUX, 1981).
1.3.1.3. Le béton léger
La première utilisation du béton léger est connue avant J.C. dans les constructions de l’Empire Romain en méditerranée. Mais ce n’est qu’en 1928 que le béton léger fut commercialisé. Les Etats Unis sont le premier pays qui l’a fabriqué industriellement et utilisé pour l’usage structurel pendant les années 1940 (NGUYEN, 2013).
D’après la norme SN EN 206-1, on appelle béton léger les bétons dont la masse volumique est comprise entre 800 et 2000 kg/m3.
On diminue la masse volumique du béton en remplaçant une certaine quantité de matériau solide par de l’air. Les trois endroits possibles pour incorporer de l’air dans le béton sont : dans la matrice (béton cellulaire) (Constructor, 2014), entre les gros granulats (béton caverneux ou sans fines, c’est-à-dire sans sable) et dans les granulats (bétons de granulats légers) (SHORT & W. KINNIBURGH, 1968).
Photo 1-10: Vue agrandie des vides dans le béton cellulaire [30]
1.3.2. Méthodes de composition des bétons
L’étude de la composition d’un béton consiste à définir le mélange optimal des différents granulats dont on dispose ainsi que le dosage en ciment et en eau, afin de réaliser un béton dont les qualités soient celles recherchées pour la construction de l’ouvrage ou de la partie d’ouvrage en cause. Les méthodes de composition se subdivisent en deux types :
Les méthodes à « granularité continue », si la courbe sur le graphique granulométrique s’élevant d’une façon continue ; autrement dit du plus petit grain de ciment de dimension 𝑑𝑐 = 6,3 𝜇𝑚 au plus gros grain D des graviers. Toutes les grosseurs intermédiaires sont représentées.
Ex : béton constitué d’un sable 0/5 mm et deux graviers 5/20 mm et 20/50 mm.
Les méthodes à « granularité discontinue », lorsque la courbe granulométrique correspondante présente un palier qui équivaut à un manque d’élément intermédiaire
Ex : béton constitué d’un sable 0/5 mm et d’un gravier 20/50.
La granularité continue permet d’obtenir des bétons plus plastiques et de bonne
La méthode de Bolomey a le mérite d’avoir ouvert la voie aux études de béton. Toutefois, elle ne peut être appliquée qu’aux granulats dont la masse volumique absolue est comprise entre 2,5 et 2,7 kg/m3 ; ce sont d’ailleurs les granulats les plus courants [31].
Par une formule appropriée, on trace une courbe granulométrique de référence et d’où s’efforce de réaliser avec des granulats dont on dispose une composition granulaire totale (ciment compris), dont la courbe soit aussi proche que possible de la courbe de référence théorique. La formule de base est la suivante.
(100 ) d
P A A
D
P : est le pourcentage de grains passant à la passoire de diamètre D : est le diamètre des plus gros grains.
(1.2)
A : la valeur de A dépendra de - la consistance souhaitée de béton - la provenance des granulats.
Cette méthode aboutit théoriquement tout au moins à une granularité continue [32].
1.3.2.2. Méthode de Faury
Cette méthode est venue en 1941 compléter la méthode de Bolomey. La méthode de Faury donne des bétons comportant moins de sable et plus de gravier. Ces bétons sont plus raides et conviendront à des travaux pour lesquels une très bonne maniabilité n’est pas indispensable. Les bétons Faury auront souvent une résistance mécanique supérieure aux bétons Bolomey correspondants[31].
La particularité de cette méthode est qu’elle est :
- applicable à tous les granulats, qu’elle que soit la masse volumique Faury a distingué des grains fins et moyens des celles gros et la pente de la droite n’est pas la même pour chacune de ces deux courbes, il adopta aussi une échelle des abscisses graduée en5
d
.L’abscisse du point de rencontre de ces deux droites est fixée D/2 et son ordonnée
A : constante, traduisant la maniabilité du béton
B : constant traduisant l’importance du serrage du béton.
D : plus grande dimension de tamis.
R : rayon moyen démoule.
1.3.2.3. Méthode d’Abrams
Cette méthode, à partir d’une série de graphiques, permet de trouver rapidement les quantités d’eau de gâchage et les résistances probables des bétons en fonction du module de finesse du ballast en tenant compte de la nature du ballast( roulé ou concassé), du dosage et de la qualité du liant, de la consistance du béton.
(1.3)
C’est une règle de mélange basée sur l’obtention du module de finesse global du béton à partir de la connaissance des modules de finesse partiels des granulats et du ciment à employer. Ces modules partiels n’ont pas de signification par eux-mêmes, mais ils permettent de calculer rapidement celui du béton, le seul qui a un sens précis parce que seul il correspond à une quantité d’eau de gâchage déterminée[33].
Le module de finesse du mélange est choisi de manière que les vides dans ce mélange soient en principe, réduits au minimum ; les modules optimaux pour béton de granulat roulés, détermines expérimentalement par Abrams, sont indiqués dans le tableau I. En fonction du dosage en ciment et de la dimension D du granulat le plus gros.
Cependant, le module de finesse étant choisi d’avance, il y aura souvent une infinité de solutions, toutes fois seules entreront en considération celles qui correspondent à des bétons de chantier ayant des teneurs en particules fines et en sable suffisantes pour qu’ils soient compacts, plastiques, sans tendance au démoulage [33].
Tableau I : Valeurs optimales d’après ABRAMS du module de finesse des compositions granulaire des bétons courants.
1.3.2.4. Méthode de Vallette
Vallette a mis au point une méthode essentiellement expérimentale. Mais cette méthode nécessite cependant un certain nombre de calcul préparatoire dans les cas les plus courants, on partira en général de deux granulats (béton binaire) : un sable 0/5mm et un gravier présentant le plus souvent une certaine discontinuité avec le sable. On calcul d’abord le dosage de sable et ciment devant donner en principe le mortier plein à minimum de ciment, ce dosage s’obtient en mesurant les vides du sable mouillé et ou calculant le dosage en ciment permettant de remplir le volume des vides du sable par un volume égal de pâte pure de ciment.
Dosage
On ajoute ensuite le maximum de gravier mouillé compatible avec une ouvrabilité permettant un moulage correct et une mise en œuvre facile dans les conditions du chantier.
On obtient alors le béton plein à minimum de sable et le moins dosé (en ciment). Les dosages en ciment auxquels on aboutit ainsi sont presque toujours très nettement au-dessous des dosages nécessaires pour obtenir les résistances souhaitées et la plasticité nécessaire l’étanchéité ou autres qualités pour déterminer la composition du béton de dosage en ciment suffisant pour la résistance à obtenir ou fixe à priori dans certains cas ou on évalue par un calcul approprié, le volume de pâte pure compensatrice à substituer à un égal volume plein mouillé de sable.
1.3.2.5. Méthode de Joisel
S’inspirant comme Faury de la théorie de Caquot mais en la généralisant, Joisel propose de considérer que la loi de granulation conduisant à la compacité maximale est fonction de
m d , m dépendant de la compacité avec laquelle se serre un granulat de dimension uniforme selon les moyens de serrage, m peut alors varier de 3 à 10. Comme dans la théorie de Faury, on aboutit donc en principe à une granularité continue sauf, bien entendu, si les granulats dont on dispose en pratique présentent une discontinuité.
Comme pour les méthodes de Faury et Valette, le dosage en ciment déterminé par cette méthode est le dosage minimal correspondant théoriquement sur le plan granulométrique, à la compacité maximale, ce dosage est, en général, nettement inférieur (150 à 200Kg/m3) au dosage nécessaire ou exigé (250 à 400Kg/m3dans la plus part des cas). Une correction doit être apportée dans ce sens.
1.3.2.6. Méthode des volumes absolus
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 déplacés ou absolus de chaque constituant plus le volume de l’air entrainé et de l’air piégé. Ainsi, il est possible d’écrire l’équation suivante :
𝑉𝑔+ 𝑉𝑐+ 𝑉𝑠+ 𝑉𝐸+ 𝑉𝑉 = 1 (1.4)
Avec
Vg : volume absolu de gravier Vc : volume absolu de ciment
Vs : volume absolu de sable VE : volume absolu d’eau
VV : volume absolu des vides entraînés et/ou des vides piégés dans le béton
1.3.2.7. Méthode de Dreux Gorisse
Les abaques de Dreux, permettent une approche pratique d’une composition de béton répondant à des objectifs déterminés, moyennant quelques hypothèses facilitant la démarche. Il est bien évident qu’une fois déterminée cette composition, elle devra, ainsi qu’il a été souligné, être soumise à l’expérimentation afin d’affiner les dosages indiqués.
En général, les données suivantes sont déterminées par le cahier des charges du projet, les conditions du chantier ou la disponibilité des matériaux.
Nature de l’ouvrage
La connaissance de la nature de l’ouvrage est nécessaire : ouvrage massif ou au contraire élancé et de faible épaisseur, faiblement ou très ferraillé. Il sera nécessaire de connaître l’épaisseur minimale et les dispositions des armatures dans les zones les plus ferraillées : distance minimale entre elles et couvertures par rapport au coffrage.
Résistance souhaitée
On demandera en général, une résistance nominale ’n à la compression à 28 jours et compte tenu des dispersions et de l’écart quadratique, il faudra viser une résistance moyenne à 28 jours :
' '
28 G C( /C E 0,5)
(1.5) Ouvrabilité désirée :
Elle est en fonction de la nature de l’ouvrage (plus ou moins massifs ou plus ou moins ferraillé), de la difficulté du bétonnage, des moyens de serrage, etc., elle peut se définir en général par la plasticité désirée mesurée par affaissement au cône[34].
1.3.3. Paramètres influençant la résistance en compression d’un béton
La résistance du béton est généralement considérée comme sa propriété la plus précieuse [26] [29], bien que, dans de nombreux cas pratiques, d'autres caractéristiques telles que la durabilité et la perméabilité, peuvent en fait être plus importantes. Néanmoins, la résistance donne généralement une image globale de la qualité du béton car la résistance est directement liée à la structure de la pâte de ciment hydratée. De plus, la résistance du béton est presque invariablement un élément essentiel de la conception structurelle et est spécifiée aux fins de conformité [35]. Cette résistance est généralement caractérisée par la valeur mesurée à vingt-huit jours. Elle dépend d’un certain nombre de paramètres, en particulier le type et le dosage du ciment, la porosité du béton, le facteur E/C, le facteur G/S et la qualité des granulats.
1.3.3.1. Le rapport E/C
Le dosage en eau est un facteur très important de la composition du béton. On ressent bien l’influence qu’il a sur la porosité du béton par les vides créés, lorsque l’eau s’élimine pour différentes raisons (évaporation, combinaison chimique, absorption par les granulats).
Un bon béton doit avoir un faible rapport E/C < 0,45. Un béton étanche doit avoir un rapport E/C ≤ 0,5[36]. Un rapport E/C élevé entraine des vides dans le béton durci ce qui entraine la diminution de ses résistances mécaniques et la détérioration de sa durabilité car plus le béton est poreux plus il est accessible aux agents extérieurs agressifs. Dans la plupart des cas, la quantité d’eau ajoutée est toujours supérieure à la quantité nécessaire à l’hydratation du ciment ce qui est mauvais pour le béton. Cependant, il faut que le rapport E/C soit >0,4 pour permettre une bonne mise en œuvre[36].
Le rapport E/C est un critère important des études de béton ; c’est un paramètre essentiel de l’ouvrabilité du béton et de ses performances: résistance mécanique à la compression, durabilité [29].
Les figures 1-6 et 1-7 montrent l’évolution de la résistance en compression en fonction du rapport E/C. On constate un net décroissement de la résistante quand le rapport E/C augmente.
Figure 1-6 : Compressive strength for various water-cement ratios at Gravel-Crushed over burnt bricks ratio of 4 :0 [37]
Figure 1-7 : Relation between compressive strength and water-cement ratio[38]
1.3.3.2. Le type et le dosage en ciment
Plusieurs recherches se sont intéressées à l’influence des constituants du béton sur son
Plusieurs recherches se sont intéressées à l’influence des constituants du béton sur son