Etude de la résistance du béton confectionné avec le sable lagunaire :

OPTION : Bâtiments et Travaux Publics

THEME

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DEDICACES

Je dédie ce travail à :

Dieu Tout-Puissant ; L’âme de ma mère ; Mon père, mes sœurs et frères que Dieu les protège ; Mes amis et tous ceux qui me sont chers.

REMERCIEMENTS

Ce travail a porté de fruits grâce à la collaboration et au soutien de plusieurs personnes. Je tiens sincèrement à remercier tous ceux qui, d’une manière ou d’une autre, m’ont apporté leur aide pour la réussite de ce travail.

Je tiens à témoigner en premier lieu ma profonde gratitude à Dieu Tout- Puissant pour sa grâce et sa protection qu’il ne cesse de m’accorder.

J’exprime également ma profonde gratitude au Professeur Victor S.

GBAGUIDI qui m’a accepté dans ce travail de recherche et a su me guider ; je lui exprime ma reconnaissance pour sa disponibilité, son soutien intellectuel, matériel, financier et moral. Merci à Vous!

Je remercie également le Docteur Yvette TANKPINOU KIKI pour tout son professionnalisme et son amour du travail bien fait, sa disponibilité, ses précieux conseils sans oublier son soutien matériel.

J’exprime toute ma reconnaissance au personnel de ECCO-GC pour leur soutien, leur disponibilité et pour m’avoir facilité l’accès à certaines informations. Merci pour les échanges techniques et scientifiques, pour la sympathie et pour les informations mises à notre disposition.

Je remercie également le Directeur du LERGC, le Docteur Crépin ZEVOUNOU ainsi que tout le personnel qui n’aménagé aucun effort pour m’accompagner dans la réalisation des essais.

Mes remerciements vont également à l’endroit de tous les agents de l’Office Béninois de Recherches Géologiques et Minières (OBRGM) ainsi qu’à mes amis des années de spécialité pour le parcours qui était très intéressant.

Je tiens également à remercier :

Pr. Félicien AVLESSI, Directeur de l’Ecole Polytechnique d’Abomey- Calavi, Professeur titulaire des Universités ;

Pr. Clément BONOU, Directeur adjoint de l’Ecole Polytechnique d’Abomey – Calavi, Maître de Conférences des Universités ;

Pr. Edmond ADJOVI, Professeur titulaire des Universités, Directeur de l’ESTBR d’Abomey ;

Pr. Aïssè Gérard GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en matériaux de construction, Directeur de l’école VERECHAGUINE A. K. ;

Pr. Mohamed GIBIGAYE, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en béton armé ;

Pr GBAGUIDI S. Victor, Maître de conférences des Universités ; Pr. François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités ; Pr. Emmanuel OLODO; Maître de Conférences des Universités ;

Dr. Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités ; spécialiste en routes ;

Dr. Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités ; spécialiste en calcul des ouvrages d’art ;

Dr. Adolphe TCHEHOUALI, Maître de Conférences des Universités ; spécialiste en matériaux de construction ;

Dr. Léopold DEGBEGNON, Maître Assistant des Universités, spécialiste en Géodésie ;

Dr. Agathe HOUINOU, Assistante des Universités, spécialiste en mécanique des sols ;

Dr. Jean Gossou HOUINOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mines et topographie ;

Dr. Codjo Luc ZINSOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mécanique des sols ;

Dr. Taofic BACHAROU, Maître Assistant des Universités ; spécialiste en hydraulique ;

Dr Gédéon CHAFFA, Maître Assistant des Universités ; Dr. David T. OLODO , Docteur Ingénieur;

Dr. Noël DIOGO, Architecte, Enseignant à l’EPAC ;

Dr. Valéry Kouandété DOKO, Assistant des Universités ; Dr Etienne SIMICLAH, Docteur en droit ;

Mr Prosper ZOHOUNGBOGBO, Ingénieur en Génie Civil ; Mr Cosme SEWANOUDE, professeur de comptabilité ; Mme Elena AHONONGA, Ingénieur en Génie Civil ; Mr Maximin D’ALMEIDA, Ingénieur en Génie Civil ;

Mr. Cyprien LAADE, Agent du LERGC.

Et à leurs assistants Messieurs Mariano BOCOVO et Daniel AGOSSOU.

Merci à toi Papa pour tout.

Je remercie tous mes frères et sœurs Jean, Guillaume, Brigitte, Léonie, Geneviève, Siméon pour leur soutien.

Je n’oublie pas mes camarades de classe en particulier Julien, Reine Ghildas et Alex ; Merci à Vous.

R ^ESUME

L’exploitation massive du sable marin a engendré au Bénin de graves problèmes environnementaux tels que l’érosion côtière. Ainsi, le Gouvernement de la République du Bénin a ordonné par décret l’interdiction de l’exploitation de ce sable. De nouveaux sites d’exploitation de sables continentaux ont été alors ouverts.

Aujourd’hui, on en dénombre plusieurs dont les carrières de Bonou, de Ganvidokpo (Djèrègbé), de Dèkoungbé et de Ouidah auxquelles notre étude s’est consacrée. S’il est vrai que beaucoup de travaux se sont penchés sur la détermination de la résistance mécanique des bétons obtenus avec le sable lagunaire, il n’en demeure pas moins que des innovations peuvent y être apportées.

Ce présent travail réalisé dans le cadre du mémoire de fin d’études d’ingénieur vise à proposer des améliorations possibles à la confection des bétons obtenus avec le sable lagunaire. Ainsi, un matériau de granularité 2/6 (grain de riz) a été utilisé dans la confection des bétons réalisés afin d’améliorer la continuité des mélanges granulaires.

Nous avons donc recherché les différences au niveau des caractéristiques physiques des sables ; deux d’entre eux ont été choisis pour la formulation du béton. Il s’agit du sable de Ouidah et de celui de Bonou. Le matériau « grain de riz » a été introduit à des pourcentages de 10%, 20% et 30%. Ce matériau a permis d’améliorer la résistance du béton confectionné. Mais aussi et surtout d’un pourcentage à un autre, la résistance à la compression à 3, 7 et 28 jours a augmenté pour un même sable.

Mots clés : Sable, Ouidah, Bonou, Formulation du béton, grain de riz, résistance à la compression, béton.

A ^BSTRACT

SOMMAIRE

LISTE DES FIGURES ... IX

LISTE DES TABLEAUX ... IX

LISTE DES PHOTOGRAPHIES ... X

LISTE DES GRAPHES ... XI

LISTE DES SYMBOLES ET ABREVIATIONS ... XII

LISTE DES ANNEXES ... XIII

INTRODUCTION GENERALE ... 1

INTRODUCTION GENERALE ... 1

OBJECTIFS... 2

PLAN DE L’ETUDE ... 3

CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ... 7

1-1- LE BETON ... 7

1.2. ETAT DE L’ART ... 13

1.3. SOURCES D’APPROVISIONNEMENT EN SABLE A COTONOU ET ENVIRONS ... 18

1.4. METHODES DE FORMULATION DU BETON ... 19

1.5 CONCLUSION ... 27

CHAPITRE 2 : METHODOLOGIE DE L’ETUDE ET ESSAIS REALISES ... 28

2.1. METHODOLOGIE DE L’ETUDE ... 29

2-2- ESSAIS REALISES ... 33

CHAPITRE 3 : ETUDE DE FORMULATION – RESULTATS OBTENUS ET INTERPRETATIONS ... 48

3.1. ETUDE DE LA FORMULATION SUR LES SABLES DE OUIDAH ET DE BONOU ... 49

3.2. RESULTATS DES ESSAIS MECANIQUES DE COMPRESSION REALISES SUR CHAQUE BETON ... 59

CONCLUSION GENERALE ET SUGGESTIONS ... 64

ANNEXES ... 69

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Les constituants du béton (Fabrication du béton frais) ... 7 Figure 2: Fuseau granulométrique du sable normalisé ... 10 Figure 3 : Courbe illustrant l’évolution de la résistance en traction par flexion des mortiers en fonction de l’âge ... 14 Figure 4 : Courbe illustrant l’évolution de la résistance en compression des mortiers en fonction de l’âge ... 15 Figure 5- Logiciel BétonlabPro [De Larrard et Sedran] ... 25 Figure 6 : Logiciel BCN ... 26

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Limite des classes et sous classes de résistance (Nouvelles normes

AFNOR) ... 8

Tableau 2: Composition granulométrique du sable normalisé ... 10

Tableau 3 : Résultats issus des essais mécaniques sur les différents bétons ... 15

Tableau 4- Valeur de l’indice A [Dreux, 1982] ... 21

Tableau 5- Correction du dosage en eau en fonction de Dmax du mélange granulaire [Dreux, 1982]. ... 23

Tableau 6: Récapitulatifs des caractéristiques des sables des sites objets d’étude ... 39

Tableau 7 : Résultats de l’absorption sur des différents sables étudiés ... 41

Tableau 8 : Résultats de la densité apparente sur des différents sables étudiés ... 42

Tableau 9 : Valeurs préconisées pour l’équivalent de sable ... 44

Tableau 10: Résultats de l’équivalent de sable sur les différents sables étudiés ... 44

Tableau 11: Données et conditions de réalisation du béton avec le sable de Ouidah ... 50

Tableau 12 : Formulation avec le mélange M1O ... 51

Tableau 13 : Formulation avec le mélange M2O ... 52

Tableau 14 : Formulation avec le mélange M3O ... 53

Tableau 15 : Données et conditions de réalisation du béton avec le sable de Bonou ... 54

Tableau 16 : Formulation avec le mélange M1B ... 55

Tableau 17 : Formulation avec le mélange M2B ... 56

Tableau 18 : Formulation avec le mélange M3B ... 57

Tableau 19 : Composition des bétons par mètre cube ... 58

Tableau 20 : Composition des bétons pour les six moules ... 58

Tableau 21 : Valeurs des résistances en compression du béton confectionné avec le sable de Ouidah ... 60

Tableau 22 : Valeurs des résistances en compression du béton confectionné avec le sable de Bonou ... 61

LISTE DES PHOTOGRAPHIES

Photo 1 : Sable normalisé ... 9

Photo 2: Dragage mécanique sur un site ... 17

Photo 3 : Sable de Dèkoungbé ... 30

Photo 4: Sable de Ouidah ... 31

Photo 5: Sable de Ganvidokpo ... 31

Photo 6: Sable de Bonou ... 32

Photo 7: Béton à 30% de grain de riz sorti du bain et séché ... 46

Photo 8 : Presse mécanique utilisée au laboratoire ... 47

LISTE DES GRAPHES

Graphe 1 : Courbes granulométriques des différents sables, objets d’étude 36 Graphe 2 : Courbes des analyses granulométriques sur les gros granulats et les mélanges M1, M2 et M3 ... 37 Graphe 3 : Courbes des mélanges granulaires données par les six études de formulations ... 38 Graphe 4 : Variation de la masse de sable de Ouidah en fonction du pourcentage de grain de riz ... 59 Graphe 5 : Variation de la masse de sable de Ouidah en fonction du pourcentage de grain de riz ... 59

LISTE DES SYMBOLES ET ABREVIATIONS

CNERTP Centre National d’Essais et de Recherches en Travaux Publics

CPJ Ciment Portland avec ajout

EPAC Ecole Polytechnique d’Abomey – Calavi

MPa Méga Pascal

NF Norme Française

OBRGM Office Béninois de Recherches Géologiques et Minières SCB Société des Ciments du Bénin

SONEB Société Nationale des Eaux du Bénin THR Très Hautes Résistances

UAC Université d’Abomey – Calavi

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1 : Tableau montrant les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sur le sable de Bonou ... 69 Annexe 2 : Tableau montrant les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sur le sable de Ganvidokpo (Djèrègbé) ... 70 Annexe 3 : Tableau montrant les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sur le sable de Ouidah ... 71 Annexe 4 : Tableau montrant les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sur le sable de Dèkoungbé ... 72 Annexe 5 : Tableau montrant les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sur le grain de riz provenant de Kpogba à Klouékanmè dans le département de couffo ... 73 Annexe 6 : Tableau montrant les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sur le gravier provenant de Kpogba à Klouékanmè dans le département de couffo ... 74 Annexe 7 : Résultats de l’essai d’Equivalent de Sable sur les échantillons de sables ... 75 Annexe 8: Résultats de l’essai masse volumique pré-séchée sur les différents sables prélevés (Données expérimentales) ... 76

INTRODUCTION GENERALE

INTRODUCTION GENERALE

Le béton est un matériau artificiel obtenu par l’association judicieuse de sable, de gravier, de liant et d’eau. Depuis son invention en 1848, il est fortement utilisé dans les constructions de par le monde.

L’un des éléments constitutifs cruciaux du béton est le matériau

‟ Sable”. Pendant longtemps, le sable utilisé pour confectionner le béton au Bénin est le sable marin. Mais pour des raisons environnementales, le gouvernement de la République du Bénin, dans le cadre de la mise en œuvre de la stratégie de préservation des côtes face à la destruction due à l’érosion côtière, a pris un décret en conseil des ministres le 13 Septembre 2007 interdisant l’exploitation de ce sable. Suite à une étude environnementale commanditée, des sites appropriés de sables lagunaires ont été identifiés et les gisements de ces sables évalués. Le pouvoir public a donc autorisé l’utilisation du sable lagunaire comme matériau de remplacement du sable marin. Il se développe ainsi plusieurs carrières de sable lagunaire dont l’exploitation est soumise à l’agrément de l’état. On peut citer les carrières de sable de Bonou, de Ganvidokpo, de Dèkoungbé, de Ouidah, de Sô-ava, …

Les populations sont de plus en plus orientées vers l’utilisation du sable lagunaire. Mais, force est de constater que les quantités moulées sur le terrain ne tiennent pas toujours compte de la vraie classe granulaire du matériau ‟sable lagunaire’’. En effet, les proportions encore appliquées sur le terrain demeurent douteuses alors que ces types de matériaux ne possèdent pas exactement les mêmes propriétés physiques et chimiques que le sable marin ni d’une carrière à une autre. Aussi pour des raisons économiques, il vaut mieux donc prioriser dans la mesure du possible les gîtes de sable se trouvant à proximité des ouvrages que l’on veut construire.

Ainsi, plusieurs études ont été initiées sur les sables lagunaires des carrières au sud du Bénin en vue de connaître les meilleures conditions de remplacement du sable marin par ces derniers. Par soucis de s’assurer que les sables de ces sites sont adéquats pour remplacer le sable de mer, les recherches ont été poursuivies et ont permis d’obtenir les résistances mécaniques des bétons et/ou des mortiers faits à bases de ce matériau. Mais avec quelles formulations ont-ils pu confectionner ces bétons ? Est – il possible d’améliorer ces résistances du béton ? C’est pour contribuer au développement en général et ajouter notre pierre à l’édifice ‘’Industrie de la construction ‘’ que nous nous sommes penchés sur le thème de la présente recherche qui s’intitule : « ETUDE DE LA RESISTANCE MECANIQUE DU BETON CONFECTIONNE AVEC LE SABLE LAGUNAIRE : CAS DE QUATRE CARRIERES DE SABLE ».

OBJECTIFS

OBJECTIF GENERAL

Promouvoir l’utilisation rationnelle du sable lagunaire comme matériau dans le béton en remplacement du sable de mer autrefois utilisé.

OBJECTIFS SPECIFIQUES

- déterminer les courbes granulométriques des granulats composants le sable lagunaire d’une carrière à une autre, du gravier et du grain de riz ;

- Proposer des formulations pour la confection d’un béton de bonne qualité ;

- Réaliser les différents bétons et déterminer leurs résistances mécaniques à la compression à 3, 7 et 28 jours ;

- comparer ces résultats à ceux déjà trouvés dans d’autres études et conclure.

PLAN DE L’ETUDE

Notre travail s’articule autour de trois grandes parties.

 La première abordera les généralités sur les bétons ainsi que l’Etat de l’art sur l’utilisation des sables autre que marins, les sources d’approvisionnement en sable à Cotonou et environs et les types de formulations du béton.

 Une deuxième partie qui sera consacrée

- aux caractéristiques des différents sables, objets de la présente étude,

- à l’étude de la formulation du béton à confectionner et

- aux différents résultats obtenus par rapport à la résistance du béton aux différentes dates ;

 Une troisième partie qui présentera la comparaison entre les résultats et leurs analyses afin de proposer des solutions acceptables et utilisables sur les chantiers de constructions.

CHAPITRE 1 : SYNTHESE

BIBLIOGRAPHIQUE

1.1. Le Béton

Le béton est un matériau très sollicité dans la construction et mérite sa place par sa caractéristique de résistance à la compression, ses propriétés en matière thermique, sa résistance au feu, son isolation phonique, son aptitude au vieillissement, ainsi que la diversité qu’il permet dans les formes, les couleurs et les aspects. Il intervient dans la construction des ouvrages d’art (ponts, dalots, murs de soutènement), des bâtiments (poutres, chaînage, dallage) et des retenues d'eau.

1.1.1. Les constituants du béton

Le béton est un matériau constitué d’un mélange de granulats (sable et gravier), de liant, d’eau et éventuellement d’adjuvants (Figure 1).

Figure 1: Les constituants du béton (Fabrication du béton frais) Le ciment

Le composé de base des ciments actuels est un mélange de silicates et d’alumines de calcium résultant de la combinaison de la chaux (CaO) avec la silice (SiO2), l’alumine (Al2O3), et l’oxyde de fer (Fe2O3). La chaux nécessaire est apportée par des roches calcaires, l’alumine, la silice et l’oxyde de fer par des argiles.

Le ciment est aussi appelé liant hydraulique car il a la propriété de s’hydrater et de durcir en présence de l’eau. Cette hydratation

transforme la pâte liante qui a une consistance de départ plus ou moins fluide, en un solide pratiquement insoluble dans l’eau.

Les ciments portland (les plus utilisés) peuvent être classés en fonction de leur composition et de leur résistance nominale. Pour ce qui est de leur classification en fonction de leur composition, ils sont notés CEM et numérotés de 1 à 5 en chiffres romains dans leur notation européenne (la notation française est indiquée entre parenthèse :

• CEM I : Ciment Portland Artificiel (CPA),

• CEM II : Ciment Portland composé (CPJ),

• CEM III : Ciment de haut fourneau (CHF),

• CEM IV : Ciment pouzzolanique (CPZ),

• CEM V : Ciment au laitier et aux cendres (CLC).

La classification en fonction de leur résistance nominale est résumée dans le Tableau 1.

Tableau 1: Limite des classes et sous classes de résistance (Nouvelles normes AFNOR)

Désignation de la classe de résistance

Sous classe éventuelle

Résistance à la compression

A 2 jours A 28 jours

Limite inférieure nominale (MPa)

Limite inférieure nominale (MPa)

Limite supérieure nominale (MPa)

35 - - 25 45

45 - - 35 55

R 15 35 55

55 - - 45 65

R 225 45 65

THR (Très Hautes

Résistances) - 30 55 -

Les sous classes (R) désignent les ciments dont les résistances au jeune âge sont élevées.

Au Bénin, plusieurs sociétés s’occupent de la production du ciment.

Cependant, une partie de la consommation béninoise en ciment est importée des pays voisins.

Dans le cadre de notre travail, nous avons utilisé le ciment de la Société des Ciments du Bénin (SCB).

Le sable

Le sable est un matériau inerte de diamètre compris entre 0,5mm et 5mm formé de fragments de roches ou de minéraux plus au moins intacts entrant dans la composition du béton. Le sable est composé en partie de minéraux de quartz et de silices. Un bon sable pour la formulation du béton ne doit pas comporter d’impuretés et d’éléments fins. Plusieurs essais permettent alors de les caractériser. Selon sa nature, le sable provient des carrières, des rivières, des mers et des dunes. Au Bénin, les sables utilisés pour la construction des bâtiments et des travaux publics sont les sables continentaux.

On distingue également le sable normalisé qui est un sable importé de classe granulaire 0/2 et qui est utilisé pour réaliser les mortiers normaux ; sa granulométrie est définie dans le Tableau 2et la Figure 2.

Le sable normalisé généralement utilisé dans les laboratoires est un sable naturel, siliceux (le plus quartzeux possible dans sa partie fine), propre à grains arrondis, secs et provenant de la plage de Leucate en Aube (France).

Photo 1 : Sable normalisé

Tableau 2: Composition granulométrique du sable normalisé

Tamis (mm) Refus

cumulés en% Fractionnement du sable 0,08

0,16

98,2 88,5

Fraction fine (sable divisé en deux fractions de

masses égales) 0,50

1,00 67,5

33,5 Fraction moyenne 1,60

2,00 5,5

0 Fraction grosse

Figure 2: Fuseau granulométrique du sable normalisé

Le gravier

Le gravier est un matériau inerte de diamètre compris entre 8mm et 25mm, formé de fragments de roches ou de minéraux plus au moins intacts entrant dans la composition du béton. Ce sont des particules provenant de la désintégration naturelle des roches dures. De même composition minéralogique que le sable, on distingue les graviers roulés issus des alluvions et les graviers concassés provenant des carrières par dynamitage ou concassage des roches granitiques. Pour un bon béton, les graviers doivent être bien lavés et propres.

Au Bénin, ils sont localisés essentiellement dans les départements du Mono, du Borgou (Gogounou), de l’Atacora (Yéripao), du Zou (Covè,

Kpédékpo, Ouinhi) pour les graviers roulés. Les graviers concassés sont localisés dans les départements du Borgou, du Zou et des Collines.

L’eau

L’eau a un double rôle d’hydratation de la poudre de ciment et de facilitation de la mise en œuvre (ouvrabilité). La quantité d’eau est généralement fonction du dosage en ciment et de l’humidité préalable du sable. Elle doit être potable ; exempte de matières en suspension et ne doit pas contenir une forte proportion de sels (sulfates, chlorures).

L’eau utilisée dans le cadre de nos essais est l’eau fournie par le réseau de distribution d’eau de l’université d’Abomey-Calavi.

Les adjuvants

Les adjuvants sont des produits chimiques que l’on utilise dans le cas des bétons frais et durcis. Ils permettent d’améliorer certaines propriétés ou qualités souhaitées des bétons auxquels ils sont ajoutés en faibles proportions (environ de 5% du poids de ciment). Ils se trouvent dans le commerce sous forme de poudres, solubles ou non, de liquides, etc. Un adjuvant n’a ni pour mission, ni pour effet de faire un bon béton à partir d’un mauvais dosage ou d’une mise en œuvre défectueuse.

1.1.2. Fabrication du béton Moyens et matériels

Le béton de faible quantité peut être fabriqué manuellement à l'image des mortiers. Pour les grandes quantités, il est fait appel à l'emploi de bétonnière. Dans la pratique, les capacités de production des bétonnières sont variables et les différents dosages en matériau se feront en rapport avec le type de bétonnière. Le sable, l'eau de gâchage, le ciment doivent avoir les qualités requises énoncées dans le cas des mortiers. Il en sera de même pour les graviers qui doivent être bien

lavés. Les différents constituants doivent être mesurés proportionnellement à la quantité de liant qui sera utilisé.

Le sable et le ciment sont mélangés jusqu'à l’obtention d’une teinte uniforme. On ajoute ensuite le gravier nécessaire et on brasse de nouveau jusqu'à l'obtention d'un mélange homogène. L'eau ne doit être ajoutée que progressivement jusqu'à l'obtention de la plasticité souhaitée.

Les dosages courants du béton

Pour 1m³ de béton, le dosage courant approximatif utilisé est de 400l de sable et 800l de gravier pour les bétons de propreté dosés à 150kg/m³, les bétons de fondation ou gros béton, les bétons pour forme de dallage dosés à 250 kg/m³, le béton armé dosé à 350 kg/m³.

Mise en œuvre des bétons

Selon la plasticité du béton et le type de béton (béton ordinaire, béton armé), la mise en œuvre peut nécessiter l'emploi de pilons ou de vibreurs.

Dans la mise en œuvre, il faut éviter de jeter le béton ou le laisser couler sur un plan incliné très raide. En effet, sous l'action de la pesanteur les éléments lourds se séparent du mortier au cours de la descente occasionnant du coup une hétérogénéité du béton.

Les sections d'arrêt des ouvrages longitudinaux (poutres, longrines) doivent être dans un plan incliné ou en escaliers et non vertical.

Il faut réduire au maximum la distance de transport du béton pour éviter la ségrégation. En cas de transport par brouette, niveler le sol pour réduire les vibrations. L'emploi des camions équipés de toupies est recommandé pour les grands chantiers à béton.

Le diamètre maximum des granulats et l'espacement des barres doivent être choisis en fonction du ferraillage. Il faut enfin entretenir l'humidité nécessaire au béton pour sa cure.

1.2. Etat de l’art

1.2.1. Travaux antérieurs

L’utilisation des sables lagunaires dans la substitution du sable marin est un problème qui a déjà fait l’objet de beaucoup de réflexions parmi lesquelles nous notons :

 Les travaux entrepris par l’OBRGM et le CNERTP initiés depuis 1997 par le MMEE (ex MMHE) dans le but de lutter contre l’érosion côtière pour la sauvegarde des infrastructures le long du littoral béninois, ceci par la mise à disposition des exploitants , de carrières de gisements bien étudiés (qualité de sable étudiée par le CNERTP et la disponibilité des gisements évalués par l’OBRGM). Il s’agit du projet intitulé «Recherche des sites de sables Hors Littoral (RSSHL)». Ils ont donc prospecté des réserves de sables lagunaires dans les secteurs des plaines alluviales, du fleuve Ouémé et de la rivière de Sô, le secteur du lac Nokoué, le secteur occidental de la lagune de Porto Novo et celui du fleuve Ouémé. Des essais physiques ont été ensuite réalisés sur les différents sables identifiés et aussi des essais mécaniques sur les bétons réalisés avec les différents sables pour voir si un sable donné peut être recommandé pour la réalisation de nos ouvrages.

 Les travaux réalisés par Gilbert S. HOUNDETON et Jacques O.N.S. AYADJI pour leur mémoire de fin de formation et qui ont porté sur l’utilisation des sables lagunaires dans la confection du béton: cas des sables de la lagune de Tokpa-Hoho et ont permis de disposer d’informations utiles pour nos investigations. Ils avaient déterminé les caractéristiques physiques des différents sables lagunaires, les

caractéristiques mécaniques et les coûts des bétons réalisés à partir de chaque type de sable identifié. Ils avaient également étudié l’aspect économique et l’impact du dragage des lagunes sur l’environnement afin de faire des recommandations. Leurs travaux ont abouti aux grandes conclusions selon lesquelles l’utilisation du sable de Djassin, sable grossier permet d’avoir de bétons de résistances supérieures à celles du béton de sable marin, de granulométrie plus fine. Les résultats d’impact environnemental montrent que l’exploitation du sable lagunaire par l’utilisation des dragues occasionnerait dans certaines localités des perturbations dans le milieu aquatique (désagrégation du micro climat favorable à la vie des espèces aquatiques et éventuellement leur disparition), ce qui entraînerait un manque à gagner aux pêcheurs surtout ceux qui emploient la méthode d’acadja.

 Les travaux de Rubens ALOUKPE ont porté sur l’utilisation du sable de rigole (S2) pour confectionner un béton de bonne résistance. Il a eu des résultats plus acceptables que celui que donnerait un béton fait avec du sable d’Akogbato (S1). Les résultats de ce sable se présentent comme suit :

Figure 3 : Courbe illustrant l’évolution de la résistance en traction par flexion des mortiers en fonction de l’âge

Figure 4 : Courbe illustrant l’évolution de la résistance en compression des mortiers en fonction de l’âge

 Les travaux de Sètondé M. LOUMEDJINON ont porté sur l’étude de la possibilité d’utilisation du granite concassé de Dan pour la fabrication des pavés de béton en République du Bénin. Il avait déterminé les caractéristiques physiques des différents sables étudiés et les caractéristiques mécaniques des bétons réalisés avec chaque type de sable et chaque type de gravier (voir tableau 3). Son travail a abouti à la conclusion selon laquelle le béton réalisé à partir des granites concassés et le sable lagunaire offre une résistance supérieure à celle du béton réalisé avec le sable de mer et le gravier roulé en respectant les mêmes compositions de bétons pour ces deux types de béton.

Tableau 3 : Résultats issus des essais mécaniques sur les différents bétons Résistance obtenue à

28 jours (MPa)

Béton réalisé avec le sable de mer et

le gravier roulé

Béton réalisé avec le sable de lagune et le granite concassé

Compression 27,1 33,68

Traction directe 1,7

2

3,01 Traction par fendage 2,5

2

3,09 Traction par flexion 3,7

5

4,32

 Les résultats des travaux de Claude R. ONIKPO et Odirich TALABI consacrés à la contribution à l’utilisation des matériaux locaux au Bénin : étude de la possibilité d’élaboration d’un sable normal à partir des sables lagunaires de Sô-Ava et de Kétonou montrent que les résistances à 28 jours d’âge des mortiers normaux réalisés à partir des différents sables lagunaires sont inférieures à la résistance du mortier normal réalisé à partir du sable normalisé importé.

Néanmoins, le sable de Kétonou peut être utilisé pour la reconstitution du sable normal car, les mortiers normaux réalisés avec ce sable offrent une résistance supérieure à 35 MPa, minimum requis pour ce type de ciment.

 Les travaux réalisés par Habib ADOMOU ont porté sur l’étude comparative des bétons réalisés avec le sable continental et le sable marin au Sud de la République du Bénin. Il avait déterminé les caractéristiques physiques, chimiques des différents sables d’étude ainsi que les caractéristiques mécaniques des mortiers et bétons réalisés avec chaque type de sable ; ses travaux ont abouti aux grandes conclusions selon lesquelles les sables continentaux présentent des taux d’impuretés importants, contrairement au sable marin qui ne présente pas d’impuretés organiques. De même, le sable de Sô-Ava présente un taux d’acidité important contrairement aux autres sables continentaux et le sable marin. Par contre l’utilisation des sables d’Akassato et de Sô- Ava, sables grossiers permet d’avoir des résistances à 21 jours d’âge respectivement supérieure et égale à celle du béton témoin réalisé avec le sable marin de granulométrie plus fine.

1.2.2. Technique d’exploitation du site et coût du matériau

Pour l’ensemble du site, l’extraction du sable s’effectue par l’utilisation

de la drague.

Photo 2: Dragage mécanique sur un site

L’utilisation de la drague est une méthode mécanisée qui utilise des engins comme la drague pour extraire le sable et les chargeuses pour charger les camions de sable. Il utilise aussi des tamis pour enlever l’argile, lorsque celle-ci est importante dans le sable extrait.

Cette technique mobilise environ une dizaine de personnes qui sont chargées de manipuler les engins.

En ce qui concerne le coût du sable, il varie d’une carrière à une autre.

A ces coûts s’ajoutent les frais de transport qui sont fixés au kilomètre.

Les frais de transport sont fonction des données suivantes : - Le lieu de livraison du sable ;

- Les taxes perçues par la population ; - Les taxes perçues par la municipalité ; - Les taxes routières ;

- Les taxes perçues par les agents des ponts de péage-pesage.

Les différentes taxes varient également en fonction de la commune qui abrite le site et l’axe emprunté par les conducteurs de camions qui vont livrer le sable.

Les camions qui sont chargés du transport sont généralement des camions de six (06) roues de contenance variant entre 6m3 et 8m³ et les camions de dix (10) roues de contenance variant entre 10m³ et 12m³. Le coût du sable est donc évalué en fonction de la distance à parcourir pour le transport. Ce coût augmente au fur et à mesure que le lieu de livraison s’éloigne de la carrière d’approvisionnement.

1.3. Sources d’approvisionnement en sable à Cotonou et environs Dans sa politique de lutte contre l’érosion côtière par la réduction de l’exploitation du sable de mer, l’Office Béninois des Recherches Géologiques et Minières (OBRGM) a prospecté d’importants gisements de sable dans les parties méridionales des départements de l’Atlantique et de l’Ouémé notamment, ceux des marécages de Dèkoungbé-Hèdomé et Akogbato à Godomey dans la commune d’Abomey-Calavi, ceux de la plaine alluviale de la rivière Sô à Akassato (commune d’Abomey- Calavi), ceux du secteur occidental de la lagune de Porto-Novo dans la commune de Sèmè-Podji, ceux du secteur du lac Toho à Ahozon dans la commune de Ouidah et enfin ceux du secteur de la commune de Bonou.

D’un point de vue géomorphologique, ces zones qui abritent le site d’extraction de sable pour l’approvisionnement de la ville de Cotonou et ses environs font partie de la zone côtière au Sud des plateaux de terre de barre, celle-ci comprenant une plaine côtière faite d’un système fluvio-lagunaire assez complexe (dépressions marécageuses ou lagunaires et les basses vallées des cours d’eau) et d’une succession de cordons littoraux. L’enchevêtrement du système fluvio-lagunaire individualise plusieurs îles et des zones marécageuses. En effet, les

cordons littoraux forment trois (03) générations depuis les plateaux vers la mer à savoir :

• Le cordon interne de « sable jaune » qui s’étend de façon continue des environs de Vêdoko (Cotonou) à Ouidah. Il est séparé du plateau d’Allada par la dépression de Djonou, dans la région de Godomey. D’altitude moyenne de 5 à 6 m, son origine marine a été confirmée par de nombreux auteurs qui l’ont étudiée sur toute la côte Ouest Africaine ;

• Le cordon médian de « sable gris-blanchâtre » qui se situe au Sud des sables jaunes dont il est séparé par la dépression de Wègba ou Outobo. Ce cordon s’étend jusqu’au bord de la lagune côtière. Sa faible altitude (2 à 3 m) a permis le recouvrement d’une partie du cordon par les eaux de crue, ce qui en fait une zone marécageuse s’étendant depuis Fidjrossè-Kpota jusqu’à Togbin. Le secteur prospecté est situé sur ce cordon où un site d’exploitation potentielle du sable a été identifié par les recherches de l’OBRGM ;

 Le cordon externe de «sable brun» : c’est le cordon littoral subactuel à actuel dont le prélèvement de sable en bordure de la mer est actuellement décrié compte tenu des problèmes que ces prélèvements causent à l’environnement, notamment l’accélération de l’avancée de la mer sur le contient.

1.4. Méthodes de formulation du béton

La diversité des méthodes existant dans le monde montre bien que la formulation des mélanges a été longtemps plus "un art qu’une science"

[Neville, 1995].

Les méthodes proposées sont nombreuses et il n’est pas possible de les citer toutes. Elles aboutissent à des dosages « volumétriques » ou de préférence «pondéraux». Ces méthodes sont dites à «granularité continue» lorsque l’analyse du mélange constituant le béton donne sur

le graphique granulométrique une courbe s’élevant d’une façon continue. Par contre on dit que l’on a une «granularité discontinue»

lorsque la courbe granulométrique correspondante présente un palier qui équivaut à un manque des éléments intermédiaires. La granularité continue permet d’obtenir des bétons plus plastiques et de bonne ouvrabilité. Par contre, la granularité discontinue conduit à des bétons à dosage élevé de gros éléments et un dosage faible de sable présente.

En général on obtient des résistances en compression peu supérieures mais parfois au détriment de l’ouvrabilité. [Festa and Dreux, 1998].

Quelle que soit la méthode utilisée, la formule de composition calculée ne peut prétendre parfaitement au béton désiré, car il n’est pas possible d’appréhender avec précision, par le calcul, certaines qualités des constituants qui influent directement sur la qualité du béton: forme, angularité, porosité, adhésivité des granulats, fines de sable, finesse de mouture et classe de résistance vraie de ciment...etc. [Dreux, 1982].

1.4.1. Méthodes classiques

Elles ont pour but de formuler un béton avec une résistance souhaitée en se basant sur des courbes granulométriques. Il faut préciser que ces méthodes sont basées sur la recherche d’une compacité maximale conformément aux théories de Caquot sur la composition granulaire des mélanges. Les méthodes les plus connues sont: la méthode de Bolomey, d’Abrams, de Faury, de Dreux-Gorisse, de Joisel, et de Valette. Nous allons exposer quelques-unes d’entre elles.

1.4.1.1. Méthode de FAURY

En 1942, J. Faury proposa, comme suite à une étude générale du béton, une nouvelle loi de granulation du type continu. Il s’inspirait pour cela d’une théorie de Caquot relative à la compacité d’un granulat de dimension uniforme correspondant à un serrage moyen. La loi de

granulation qui en découle est une loi fonction de ⁵ D ; c’est pourquoi Faury adopta une échelle des abscisses graduée en^{5 D}. La courbe granulométrique idéale conduisant à la compacité maximale est alors, théoriquement, une droite ; cependant, Faury a distingué les grains fins et moyens (< D/2) des gros grains (> D/2) et la pente de la droite de référence n’est pas la même pour chacune de ces deux catégories.

On trace donc pour l’ensemble du mélange, ciment compris, une courbe granulométrique de référence qui est composée de deux droites si l’on opère sur un graphique gradué, en abscisse, en⁵ D. L’abscisse du point de rencontre de ces deux droites est fixée à D/2 et son ordonnée Y est donnée par une formule tenant compte de la grosseur D du granulat et comportant certains paramètres dont la valeur est à choisir dans des tableaux en fonction de la qualité des granulats (roulés ou concassés) et de la puissance du serrage (simple piquage ou vibration plus on moins intense). Cette valeur se calcule par la formule suivante :

75 , 0 17⁵









D R D B A

Y (Eq 1)

Le paramètre A se choisit dans le tableau et D est exprimée en dimension passoire.

 B varie de 1 à 2 selon que le béton est ferme ou mou.

 R est le rayon moyen du moule.

Tableau 4- Valeur de l’indice A [Dreux, 1982]

Sables et graviers roulés

usuels

Sables roulés et graviers de broyage usuels

Sables et graviers de broyage usuels Consistance très fluide. Mise en œuvre sans serrage ≥ 32 ≥ 34 ≥ 38

Consistance fluide pour faible serrage 30 à 32 32 à 34 36 à 38 Consistance molle pour serrage moyen 28 à 30 30 à 32 34 à 36 Consistance ferme pour serrage soigné 26 à 28 28 à 30 32 à 34 Consistance très ferme pour serrage puissant 24 à 26 26 à 28 30 à 32 Consistance de terre humide, serrage très puissant 22 à 24 24 à 26 28 à 30

Serrage exceptionnellement puissant < 22 (à

déterminer < 24 (à

déterminer) < 28 (à déterminer)

1.4.1.2 Méthode de DREUX et GORISSE

Principe de la méthode: la résistance et l’ouvrabilité désirées conduisent à déterminer le dosage en ciment et en eau [Dreux, 1982]. Elle est adaptable aux critères de base suivants:

- la dimension maximale D, - la résistance souhaitée R, - l’ouvrabilité désirée,

- la nature du ciment.

Les étapes à suivre de cette méthode sont:

Etape 1 : Détermination de dosage de ciment et en eau, on utilise la formule suivante :

f’c = Sc. G. (C/E- 0,5) (Eq 2) Avec:

f’c: Résistance visée à 28 jours

C: dosage du ciment en kg/m³ de béton E: dosage de l'eau en kg/m³ de béton Sc: Classe vraie du ciment en MPa

G : coefficient granulaire. Ce coefficient représente la qualité des granulats

- Ajustement du dosage en eau : Le dosage en eau est à ajuster (Tableau 6). En effet L’eau doit pouvoir humidifier tous les grains du mélange. Or pour humidifier un grain, il faut d’autant plus d’eau que son diamètre est petit. La quantité d’eau dépend donc également du diamètre des grains à humidifier.

Tableau 5- Correction du dosage en eau en fonction de Dmax du mélange granulaire [Dreux, 1982].

Etape 2 : tracé une courbe granulométrique de référence en tenant compte de différents paramètres concernant le béton étudié, cette courbe peut être schématisée suivant une ligne brisée tracée sur un graphique granulométrique normalisé ; son origine basse est à 0% de tamisât pour la dimension 0.08 mm correspondant théoriquement aux plus petits grains de sable et son extrémité haute à 100% pour la dimension D correspondant aux plus gros granulat utilisés. Son point de brisure a pour coordonnées:

- X qui est égale à la graduation D/2 si D est inférieur ou égale à 20 mm au milieu de segment graviers si D est supérieur 20mm ce segment graviers se trouve sur l’abscisse de 5mm a D ;

- Y= 50 -√5 + K +Ks + Kp (Eq 3)

Ks coefficient tenant compte du module de finesse du sable Mf Ks = 6 Mf – 15 ^{(Eq 4)}

Kp coefficient de pompabilité pour le cas où le béton doit être de qualité pompable on peut prendre en général Kp = +5 à +10%

- Cas des gros bétons : Dans ce cas, lorsque D est supérieur ou égale à 50mm le risque de ségrégation augmente et il est donc conseillé d’augmenté le volume de sable. Cela peut se faire en remontant un peu le point de brisure.

Y= 50 -√5 + K +Ks + Kp + (D -25)/5 (Eq 5)

Etape 3: Détermination de proportion des granulats à partir de la courbe granulométrique. On trace les courbes granulaires des différents

granulats à utiliser. Les droites joignant le point 95% (tamisât) d’un granulat a 5% du granulat suivant sont appelées les lignes de partage.

Les point d’intersection des lignes de partage successives donnent en cumules les pourcentages correspondant aux différents granulats successifs.

Etape 4: calcul de la masse volumique des granulats. (Ciment, sable et gravier)

Ce sont des méthodes basées sur la courbe granulométrique et sur les calculs destinées soit à calculer les proportions de granulat (sable et gravier) pour un dosage de ciment donnée, soit à l’optimisation de la structure granulaire par la déterminer un minimum de vide et d’eau.

1.4.1.3. Méthode américaine (ACI 211)

Cette méthode est l’une des plus utilisées au monde. Elle est basée essentiellement sur les travaux de chercheurs américains (Abrams et Powers). En fait la méthode de la norme ACI 211-91 consiste en une suite logique d’étapes progressives prenant en compte les caractéristiques des matériaux utilisés. [Neville, 1995]

1.4.2. Méthodes numériques

Le développement de la technologie de béton a conduit au développement de nouvelles approches et méthodes de formulation tenant compte de plusieurs paramètres à la fois qu’on appelle les méthodes numériques de simulation ou d’optimisation de mélange granulaire.

Il existe plusieurs logiciels de formulation de béton, chaque logiciel est basé sur une approche adoptée. Généralement, la plupart des logiciels sont des programmations numériques de méthodes classiques. Parmi

les logiciels connus dans le marché en trouve le logiciel BétonlabPro et le logiciel BCN.

1.4.2.1 Logiciel BétonlabPro

BétonlabPro est un logiciel de formulation des bétons, disponible depuis 1999. Il permet de mettre en œuvre une méthode scientifique de composition, fondée sur une vingtaine d’années de recherche des auteurs et de leurs collaborateurs au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées.

Figure 5- Logiciel BétonlabPro [De Larrard et Sedran]

Le logiciel demande à l’utilisateur des données de caractérisation des constituants: granulats en diverses coupures, ciments, additions minérales, adjuvants, eau. Une fois que ces données sont intégrées, le logiciel peut simuler tout mélange faisant appel à ces constituants : il fonctionne comme un laboratoire électronique, et peut en quelque secondes estimer les propriétés d’une gâchée dont la réalisation prendrait plusieurs dizaines de minutes à une équipe de techniciens, sans compter le délai d’attente de plusieurs semaines, voire de plusieurs mois, pour l’obtention des propriétés du béton durci.

BétonlabPro est un logiciel moderne, au sens où il utilise l’ensemble des constituants des bétons d’aujourd’hui (notamment les ciments composés, les additions minérales, les plastifiants/superplastifiant et les entraîneurs d’air), et où il permet de simuler une grande variété de bétons. Il est muni d’une aide en ligne détaillée, et conduit en un minimum d’essais de laboratoire – qui restent cependant toujours nécessaires – à des bétons optimisés d’un point de vue technico- économique.

1.4.2.2 Logiciel BCN

BCN est un logiciel de formulation, sa base de données puissante, permet de gérer l’ensemble des études de formulation, déterminer le coût du béton et effectuer des simulations de dosage (Figure 6). Le Logiciel BCN permet d’optimiser le dosage des granulats en utilisant les méthodes de formulation Dreux-Gorisse, Faury, ajustement automatique de la formulation à partir des courbes cibles (les propriétés souhaitées).

Figure 6 : Logiciel BCN

1.5 Conclusion

Le processus d’interdiction de l’exploitation du sable de mer, entrepris par le Gouvernement a entraîné l’exploitation de gisements de sables continentaux rendus disponibles après les études de prospection menées par l’OBRGM et le CNERTP. Il existe une grande disponibilité en sable continental au Bénin et plusieurs études ont déjà été faites sur leur utilisation.

Plusieurs systèmes de formulation de béton sont utilisés. Pour chacun d’eux, plusieurs facteurs influent sur la composition de béton ; en effet il existe plusieurs interactions internes (entres les ingrédients de béton) et externes (entre les spécifications et les conditions à respecter figurant dans les cahiers de charge).

CHAPITRE 2 : METHODOLOGIE DE

L’ETUDE ET ESSAIS REALISES

2.1. Méthodologie de l’étude 2.1.1. Identification

Dans nos recherches de sites potentiels de sable actuellement opérationnels, nous avons d’abord débuté par la prospection de ces carrières pour identifier ceux qui sont effectivement exploités et qui desservent réellement la ville de Cotonou et ses environs. Après donc des jours d’inspection et d’enquête des flux de camions transportant du sable des différentes carrières dans les communes des départements du Littoral et de l’Atlantique, de l’Ouémé et du Plateau, nous avons réussi à identifier quatre (04) sites importants d’exploitation de sable lagunaire à savoir :

- Le site de Dèkoungbé - Le site de Ouidah.

- Le site de Bonou

- Le site de Ganvidokpo (Djèrègbé)

Le nom de chaque site est défini en fonction du lieu d’extraction. Dans les paragraphes suivants, seront présentées pour ces sites, la situation géographique, la disponibilité de son gisement.

2.1.1.1. Le site de Dèkougbé

Sur le plan géomorphologique, ce site fait partie de la zone côtière au Sud des plateaux de terre de barre, celle-ci comprend une plaine côtière faite d’un système fluvio-lagunaire assez complexe (dépressions marécageuses ou lagunaires et les basses vallées des cours d’eau) et d’une succession de cordons littoraux.

L’enchevêtrement du système fluvio-lagunaire individualise plusieurs îles et des zones marécageuses.

Ce site est situé dans le prolongement Est de la zone marécageuse

actuellement en exploitation à Togbin. Le secteur s’étend de Fidjrossè- Kpota à Godomey-N’gbèho et passe par Akogbato. Sa réserve est estimée à 10.000.000m³ de tonnes sur 1km² de la zone marécageuse de Dèkoungbé-Hédomey-Djèkpota-Togbin.

Sur le plan administratif, il est dans la commune d’Abomey- Calavi.

Photo 3 : Sable de Dèkoungbé

Le secteur est accessible, soit par la Route Inter-état Cotonou- Ouidah, soit par la voie pavée allant du passage supérieur de Houéyiho à Godomey-Magasin via Fidjrossè-Kpota.

2.1.1.2. Le site de Ouidah

Au plan administratif, ce site se trouve dans la commune de Ouidah.

Son accès passe la route Inter-Etat Cotonou-Ouidah. Le climat, la végétation et les activités des populations sont semblables à ceux de Dèkoungbé.

On y a identifié cinq (05) zones d’ensablement dont la réserve cumulée est de 172.291.875m³ avec une épaisseur moyenne de 1,7m.

Photo 4: Sable de Ouidah

2.1.1.3. Le site de Ganvidokpo

Il est dans le secteur s’étendant au Sud-Est du plateau d’Allada, de la latitude d’Abomey-Calavi jusqu’à celle d’Akpomè Ahozonhoudé et Vossa au Nord. Sur le plan administratif, il est situé dans la commune de Sèmè Podji et précisément dans l’arrondissement de Djèrègbé.

Le secteur est accessible, soit par la route Inter-Etat Cotonou-Porto- Novo, soit par la voie lagunaire de Porto-Novo.

Photo 5: Sable de Ganvidokpo

2.1.1.4. Le Site de Bonou

Il est dans la zone du fleuve Ouémé. Situé au sud par la commune d’Adjohoun, au nord par celle de Ouinhi, à l’Est par les communes de Sakété et de Pobè et à l’Ouest par les communes de Zogbodomey et d’Allada, la commune de Bonou abrite des sites de sable lagunaire dont la réserve cumulativement avec la rivière Sô est estimée à 202.781.250m³. On y rencontre les sols alluvionnaires, les sols argilo- sableux et ceux hydromorphes. Ce sont par endroit du sable fin et propre à la construction de couleurs grisâtres et du sable grossier de couleur rougeâtre.

Photo 6: Sable de Bonou 2.1.3. Prélèvement

Le prélèvement de sable a été fait sur des sites (lieux de distribution) réservés. Ces sites ont été ciblés pour être proches de l’échantillon utilisé pour les constructions. Ainsi, les lieux de distribution de Porto-Novo pour les sables de Bonou et de Ganvidokpo, celles de Godomey pour les sables de Ouidah et de Dèkoungbé ont fait objet d’étude.

Le prélèvement a été fait en suivant la technique qui consiste à le faire en surface, à mi-profondeur et en profondeur pour constituer l’échantillon ‘’Sable lagunaire’’ utilisé pour nos travaux.

2-2- Essais réalisés

Les caractéristiques courantes déterminées dans le cadre de notre étude sont :

• La granulométrie ;

• La densité - absorption ;

• La propreté (Equivalent de sable).

2.2.1. Granulométrie

Cet essai consiste à faire passer le matériau au travers d’une série de tamis ou passoires normalisés afin de déterminer la distribution en poids des granulats suivant leurs dimensions et d’en tracer les courbes granulométriques. Ces dernières permettent de déterminer la classe granulaire du granulat. Il s’agit d’une donnée indispensable à la détermination des bétons.

 Les étapes suivies pour réaliser cet essai La réalisation de cet essai suit les étapes suivantes :

 Préparation de l’échantillon

Le prélèvement d’échantillon se fait en deux temps :

plus grande que celle de l’essai ;

correspondante à l’essai à faire.

Chacun de ces deux échantillonnages doit donner un prélèvement aussi représentatif que possible de l’ensemble.

Pour ce faire, nous pouvons nous baser sur les procédés assez satisfaisants comme le quartage.

Un échantillon trop mouillé doit être séché ; cependant, une température trop élevée pourrait modifier la nature physique ou

chimique du corps étudié ; donc, il faut étuver à 105°C ± 5°C pendant 24 heures.

Un échantillon trop sec conduirait à une perte d’éléments fins : il faut l’humecter. Il faut aussi briser les éventuelles mottes.

La masse Mo de l’échantillon à essayer doit vérifier la condition:

200 D (g) ≤ Mo ≤ 600 D (g)

 Tamisage

Le but est de déterminer le pourcentage de « Tamisât » à travers chacun des tamis. Pour cela, on pèsera le « refus » sur chacun d’eux.

Pour ce faire, on emboîte les tamis utilisés les uns sur les autres, les dimensions croissant de bas en haut. Au-dessous de la série de tamis, on met un récipient à fond plein (pour recueillir les éléments fins) puis, au-dessus, on couvre la série de tamis à l’aide d’un couvercle (pour éviter la dispersion des poussières). On verse ensuite le granulat sur le tamis supérieur, on met le couvercle en imprimant à l’ensemble, une série de secousses tout en prenant soin de couvrir le tamis supérieur.

On commencera ainsi à répartir ce granulat sur les différents tamis.

Mais, cette répartition ne sera pas complète et il faudra reprendre l’opération sur chaque tamis séparément.

 Résultats et discussions

On calcule les pourcentages de passants cumulés de chaque tamis par rapport à la masse Mo. Les résultats sont ensuite traduits par une courbe pour laquelle on place, en abscisse, les dimensions de tamis (ou les modules AFNOR) et en ordonnées, les pourcentages cumulés de passants : c’est la courbe d’analyse granulométrique.

On détermine ensuite d’autres données caractéristiques notamment, le module de finesse, le coefficient d’uniformité et le coefficient de courbure.

Cette méthodologie a été appliquée à chacun des granulats nécessaires à notre étude. Nous avons ainsi obtenu les différents tableaux de valeurs, tracé les courbes granulométriques et calculé les données caractéristiques lorsqu’elles sont nécessaires.

Dans le souci d’améliorer la résistance à la compression du béton confectionné avec le sable lagunaire, nous avons utilisé comme gros granulats, différents mélanges de grain de riz et de gravier afin de vérifier le comportement du béton obtenu. Ainsi, nous avons procédé aux mélanges suivants :

- Mélange M1 : 90% Gravier + 10% grains de riz - Mélange M2 : 80% Gravier + 20% grains de riz - Mélange M3 : 70% Gravier + 30% grains de riz Les résultats se présentent comme suit :

Graphe 1 : Courbes granulométriques des différents sables, objets d’étude

- 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

0,01 0,1 1 10

Pourcentage de passant (%)

Ouverture des tamis ( mm)

Courbes granulométriques des différents sables étudiés

Bonou Ouidah Dèkoungbé Ganvidokpo

Graphe 2 : Courbes des analyses granulométriques sur les gros granulats et les mélanges M1, M2 et M3 -

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

1 10 100

Pourcentage des passants cumulés

Ouvertures des tamis Courbes granulométriques des gros granulats et des mélanges M1,M2 et M3

Gravier Grain de riz Mélange M1 Mélange M2 Mélange M3

Graphe 3 : Courbes des mélanges granulaires données par les six études de formulations

- 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

0,01 0,1 1 10

Pourcentage de passants cumulés (%)

Ouvertures des tamis (mm )

Courbes granulométriques des mélanges de matériaux pour chaque béton

M1O M2O M3O M1B M2B M3B

Tableau 6: Récapitulatifs des caractéristiques des sables des sites objets d’étude

Discussions

Tous les échantillons de sable étudiés ont une courbe régulière (continue), un coefficient d’uniformité supérieur à 2 et sont répartis sur plus de cinq tamis.

Les échantillons de sable de Bonou et de Dèkoungbé sont des sables grossiers car leur module de finesse est supérieur à 2,8. Ceux de Ouidah et de Ganvidokpo, sont recommandés pour faire le béton car leur module de finesse est compris entre à 2,2 et 2,8.

Le sable de Dèkoungbé présente une granulométrie plus étalée que celle des autres et le sable Ganvidokpo la granularité la moins étalée. De même, le sable de Ouidah est le plus fin et celui de Dèkoungbé le plus grossier.

Bonou Ouidah Dèkoungbé Ganvidokpo

Module de finesse 3,87 2,50 4,44 2,61

D10 0,31 0,15 0,24 0,19

D30 0,52 0,25 0,54 0,30

D60 0,84 0,46 1,21 0,48

Coefficient

d'uniformité 2,70 3,06 5,04 2,52

Coefficient de

courbure 1,03 0,90 1,00 0,98

2.2.2. Absorption

Elle a été faite en suivant la norme NF EN 1097-6/NF EN 1097-6/A1

 Méthodes

L’échantillon de sable est trempé dans de l’eau pendant 24 heures et séché ensuite dans un plateau à l’air libre, jusqu'à l’état sec en surface.

Dans le cas du gravier, on trempe les granulats dans l’eau pendant 24heures et ensuite, on les nettoie avec un chiffon sec et propre.

On prélève une quantité du matériau préparé dans un bol pour l’essai.

Puisque la masse volumique de l’eau distillée varie avec la température, on relève la température de l’eau au moment des pesées, soit (To). On procède ensuite de la façon suivante :

• Déterminer la masse minimale de la prise d’essai :

• Laver la prise d’essai afin d’éliminer les grains adhérents et écarter tous les grains refusés au tamis de 31,5 mm et passant au tamis de 0,063 mm;

• Sécher l’échantillon dans l’étuve à une température de (110± 5)°C jusqu’à la masse constante et laisser le se refroidir à température ambiante;

• Peser le pycnomètre et son entonnoir et noter la masse M1 ;

• Placer la prise d’essai avec précaution dans le pycnomètre ;

• Insérer l’entonnoir au sommet du pycnomètre, peser le tout et noter la masse M2 ;

• Remplir le pycnomètre d’eau à (22±3) °C, jusqu’à environ 30 ml de la partie rodée du col ;

• Remuer soigneusement les granulats à l’aide de la tige de verre pour éliminer l’air occlus et les bulles d’air adhérentes ;

• Une fois l’air éliminé, remplir à nouveau le pycnomètre (l’entonnoir étant installé) d’eau jusqu’à environ 20 ml du repère sur l’entonnoir et placer le tout pendant une (01) heure environ dans le bain d’eau à une température de (22±3) °C ;

• Sortir le pycnomètre du bain d’eau, sécher soigneusement ses parois extérieures, peser et noter la masse M3 ;

Répéter la même opération une deuxième fois.

 Résultats et discussions

Calculer la masse volumique réelle pré-séchée (ρp), pour chaque prise d’essai conformément à l’équation suivante : Masse volumique pré-séchée:

ρp= (𝐌𝟐−𝐌𝟏) 𝐕−[^{𝐌𝟑−𝐌𝟐}

𝛒𝛚 ] Eq 6

Où :

M1 est la masse du pycnomètre et de l’entonnoir en grammes ;

M2 est la masse du pycnomètre, de l’entonnoir et de la prise d’essai en grammes ;

V est le volume du pycnomètre en millilitres ;

ρω est la masse volumique de l’eau à la température d’essai, en méga- gramme par mètre cube.

M3 La masse volumique pré-séchée est la moyenne des deux masses volumiques.

Tableau 7 : Résultats de l’absorption sur des différents sables étudiés

Sable de Bonou (S1) 2.62 Sable de Ouidah (S2) 2.60

Sable de Dèkoungbé (S3) 2.61

Sable de Ganvidokpo (S4) 2.66