Comportement des Barrières ouvragées dans les centres des ...

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Ahmed Draia Adrar

Faculté Des Sciences et de Technologie

Département Des Sciences et Technologie

Mémoire De Fin D’étude En Vue De L’obtention Du Diplôme :

Master En Génie Civil

Option : Géotechnique

Présenté Par :

Baouassa Djamila

Zakouki Madjida

THEME

Pr Mekerta Belkacem Univ. Adrar Examinateur Mr Abbou Mohamed Univ. Adrar Examinateur

Mme Belaidi Khedidja Univ. Adrar Encadreur

Dr Akacem Mustapha Univ. Adrar Co-Encadreur

Année Universitaire2019-2020

Comportement des Barrières ouvragées dans les centres

des stockage des déchets ; Application à la région d’Adrar

REMECIEMENTS

REMECIEMENTS

Dans le cadre de la réalisation de cette étude, remercions avant tous DIEU tous puissants, de

nous avoir accordé la santé, guidé vers le bon chemin et de nous avoir permis d'accomplir la

présente recherche.

Ce travail de recherche n'aurait pas été possible sans le soutien et la participation de

plusieurs personnes auxquelles nous souhaite également exprimer toute notre gratitude.

Nos premiers remerciements vont à notre encadreur de cette mémoire, Madame Belaidi

Khadîdja d’avoir bien voulu prendre sur leur temps précieux la charge de diriger et de suivre

cette étude sans oublié aussi M’Akacem.

Nous exprime nos sincères remerciements à Professeur Mekerta Belkacem et Mr Abbou Mohamed qui ont accepté de éxaminer ce travail.

Nous exprimons aussi notre profonde gratitude à tous l'équipe de laboratoire de Génie Civil

en particulier, Mr Houtia A, pour leur soutient.

Nous tenons à remercier tous les personnes qui nous ont aidés

ءادـــــــــــــــــــھإ

:ضع المتوالعمل ا اھذي ھدأ

سكنھ فسیحوأالله احمھ ي رلدواسكینة وحل عنا في صمت ي رلذالى إ

.جنانھ

الله فيل اطاأ لدتيوا املإحتروا لحبالبي كل ـكن لھا في قألتي الى إ

.عمرھا

.الله في عمرھال اطاأخالتي لحسنةاعظ المود واشارلإوالنصح الى منبع إ

.اءلأعزا خوتيإ قھمافر علي یصعبو ھمؤاـلق علي یعز لذینا لىإ

.ةشیدي رمحمدأقة صدیقتي دلصاایا النووالنقي الب ـلقالى صاحبة إ

.ینبز فضیلةو ةماجد سيرالدا رلمساافي میلاتيز لىإ

ذةلأستاا بالذكر خصوأ لعماو ةساتذأمن دارةلإا طاقم كل لىإ

.لمشرفةا

.لو معنویاوبعید أو من قریب ن لعوالى كل من مد لنا ید إ

ةلیمج

Dédicace

Je dédie du fond du cœur ce travail de connaissance que

j’ai atteint et réalisé grâce à ma diligence et ma

persévérance pendant des années à :

Mon cher père et mon soutien dans cette vie qui s’est

fatigué pour moi d’étudier et de m’élever et de

m’encourager dans ma carrière.

Ma chère et tendre mère qui m’a élève et veillé sur moi,

m’a fourni beaucoup de tendresse et d’encouragement et

s’est tenue à mes cotés.

Mes frères et sœurs, tous les deux en son noms.

La famille Zakouki et Ben Ablali.

Tous mes amis et tous ceux qui m’ont tendu la main, m’ont

appris et ont enlevé le nuage de l’ignorance de moi.

Madjida

Sommaire

Sommaire Introduction générale ...................................................................................................................................................... 1

ChapitreI: Isynthèse bibliographique

I.Introduction .................................................................................................................................................................... 3

I.2. Généralité sur les Centres de Stockage de Déchets (CSD) ...................................................................................... 3

I.3. Définition de déchet .................................................................................................................................................. 4

I.3.1. Déchet .................................................................................................................................................................... 4

I.3.2. Les déchets ménagers et assimilés ......................................................................................................................... 4

I.3.3. Les déchets spéciaux .............................................................................................................................................. 5

I.3.4. Les déchets spéciaux dangereux .......................................................................................................................... 5

I.3.5. Les déchets inertes ................................................................................................................................................ 5

I.4. Classification des déchets ........................................................................................................................................ 5

I.4.1. Selon leur nature .................................................................................................................................................... 6

I.4.2 .Selon le mode de traitement et d’élimination ........................................................................................................ 6

I.4.3. Selon le comportement et les effets sur l’environnement ...................................................................................... 6

I.4.4. Selon l’origine ........................................................................................................................................................ 7

I.4.5. Selon le mode d’enlèvement des déchets on distingue quatres catégories ............................................................. 7

I.5. Production des déchets .............................................................................................................................................. 7

I.6. Définition de CET ..................................................................................................................................................... 8

I.7. Classification de CET................................................................................................................................................ 9

I.7.1. Classe 01pour les déchets dangereux ..................................................................................................................... 9

I.7.2. Classe 02 pour les déchets non dangereux ............................................................................................................. 9

I.7.3.Classe 03 pour les déchets inertes 9.............................................................................................................................

I. .8 La conception du C.E.T............................................................................................................................................. 9

I.9. Réglementation pour les sept .................................................................................................................................... 9

I.10. Barrières étanches ................................................................................................................................................. 10

I.10.1Composition ......................................................................................................................................................... 10

.1.11 Choix de matériaux ................................................................................................................................................ 11

I.11.1Critères de nature .................................................................................................................................................. 11

I.11.2 .Critères d’ouvrabilité .......................................................................................................................................... 12

I.11.3. Critères de perméabilité ...................................................................................................................................... 12

I.1 .2 Caractéristiques des matériaux naturels utilisés pour la mise en œuvre des barrières étanches ............................ 12

I.1 2 .1.Les paramètre de nature ...................................................................................................................................... 12

I.1 2.2 .Les paramètre d’état ............................................................................................................................................ 13

I.1 2.3 .Le comportement hydraulique ............................................................................................................................ 13

I.1 2.4 .Le comportement mécanique .............................................................................................................................. 13

I.1 3 .Traitements des matériaux constituant la barrière étanche .................................................................................... 13

I.1 4 .Rappels sur les sols argileux .................................................................................................................................. 14

I.1 4.1 .Minéralogie et propriétés .................................................................................................................................... 14

Sommaire

I.1 4.1.1 .Définition des argiles ....................................................................................................................................... 15

I.1 4.1.2 .Structure des argiles ......................................................................................................................................... 16

I.1 5 .Le ciment ............................................................................................................................................................... 21

I.15.1 .Définition d’un ciment ........................................................................................................................................ 22

I.1 5.2 .Les différents ajouts incorporés au ciment ......................................................................................................... 22

I.1 5.3 .Procèdes et techniques de fabrication du ciment ................................................................................................ 22

I.1 6 .Conclusion ............................................................................................................................................................. 24

ChapitreII: caractéristiques des matériaux utilisés

II.1. Introduction ............................................................................................................................................................ 26

II.2. Argile d’Adrar ........................................................................................................................................................ 26

II.2.1. Le poids volumique des grains solides ................................................................................................................ 27

II.2.2. Analyse granulométrique par sédimentométrie (Norme NF P94-057) ................................................................ 28

II.2.3. Limites d’Atterberg (NF P 94.51) ....................................................................................................................... 31

II.2.3.1. Limite de liquidité ............................................................................................................................................ 32

II.2.3.2. La limite de plasticité WP (NF P 94-051) ......................................................................................................... 34

II.2.3.3.La limite de retrait WR ( NF P 94-051).............................................................................................................. 35

II.2.4. Essai au bleu de méthylène (NFP94_068) ........................................................................................................... 36

II.2.5. Essai Proctor Modifié (NF P 94-093) .................................................................................................................. 38

II.3. Ciment .................................................................................................................................................................... 41

II.3.1. Définition ............................................................................................................................................................. 41

II.3.2. Caractéristiques du ciment utilisé ........................................................................................................................ 41

II.3.2.1. Caractéristiques physiques du ciment utilisé .................................................................................................... 41

II.3.2.1.1. La masse volumique (NF P 18-558). ............................................................................................................. 42

II.3.2.1.2. L’essai de consistance (EN 196-3). ............................................................................................................... 42

II.3.2.1.3. Essai de prise (EN 196-3). ............................................................................................................................. 43

II.3.2.2. Analyse chimique et minéralogique du ciment ................................................................................................ 44

II.4. Etude du phénoméne de gonflement de nos argiles................................................................................................ 45

II .5. Conclusion ............................................................................................................................................................. 47

Chapitre III : Caractéristique des matériaux utilisés

III.1. Introduction ........................................................................................................................................................... 49

III.2. Essai Proctor modifié des mélanges ...................................................................................................................... 49

III.2.1. Les paramètres de l’essai Proctor ....................................................................................................................... 51

III.2.2. La comparaison des figures de la densité sèche en fonction de la teneur en eau pour les trois pourcentages 0% ; 2% et 4% ...................................................................................................................................................................... 52

III.2.3 .Influence du ciment sur la densité sèche maximale ........................................................................................... 52

III.2.4. Influence du pourcentage ciment sur la teneur en eau ....................................................................................... 53

III.3. Essais au bleu de méthylène VBS ......................................................................................................................... 53

III.3.1. La surface spécifique et la valeur de Vb des mélanges Argile/ ciment .............................................................. 53

III.4. Essai sur les limites d’Atterberg ........................................................................................................................... 54

III.4.1. La résultat de limite de liquidité 2% ciment ....................................................................................................... 54

III.4.2. Les résultats de limite de liquidité 4% ciment ................................................................................................... 55

Sommaire

III.4.3. Les résultats de limite de liquidité 6% ciment ................................................................................................... 56

III.4.4. Influence du pourcentage du ciment sur les limites d’Atterberg ........................................................................ 58

III.5. Essai Oedométrique .............................................................................................................................................. 59

III.5.1.Mesure du gonflement libre ................................................................................................................................ 59

III.5.1.1. Le but .............................................................................................................................................................. 59

III.5.1.2. Mode opératoire de l’essai .............................................................................................................................. 59

III .5.1.3. Influence du ciment sur le potentiel de gonflement ....................................................................................... 60

III.5.2. Pression de Gonflement ..................................................................................................................................... 63

III.5.3. Essai de compressibilité oedométrique .............................................................................................................. 63

III.5.3.1. Le coefficient de gonflement Cg ..................................................................................................................... 64

III.5.3.2.L’indice de compressibilité Cc ......................................................................................................................... 64

III .5.4 . Coefficient de consolidation Cv ....................................................................................................................... 64

III. 5.5 . Coefficient de perméabilité K .......................................................................................................................... 66

III.6. Conclusion ........................................................................................................................................................... 66

IV. Conclusion général................................................................................................................................................... 68

V. Références bibliographiques ..................................................................................................................................... 70

VI. Résumé ..................................................................................................................................................................... 73

Liste des figures

N°

Figure Titre Page

I.1 principe de confinement 10

I.2 Coupe schématique de la double barrière de sécurité préconisée pour

le stockage des déchets

11

I.3 Types de phyllo silicates formés au cours de l’altération. 14

I.4 Vue isométrique de la structure atomique de la kaolinite 17

I.5 Vue isométrique de la structure atomique de la montmorillonite 18

I.6 Vue isométrique de la structure atomique de l’illite. 19

I.7 Le ciment Portland, du cru au ciment hydraté l’alite est le composé

majoritaire du clinker

23

II.1 Courbe granulométrique par sédimentométrie de l’argile 29

II.2 Courbe de la limite de liquidité WL 33

II.3 Abaque de plasticité de Casa grande selon la classification

L.C.P.C des sols fins LCPC (Laboratoire des Centrales des

Ponts et Chaussées).

35

Sommaire

II.4 la courbe d’essai Proctor 40

III.1 la courbe de Proctor en la 2 %de ciment 50

III.2 La courbe de Proctor pour le mélange de 4 % de ciment 51

III.3 Influence du % ciment sur les courbes de Proctor 52

III.4 Influence du ciment sur la densité sèche maximale 52

III.5 Influence du pourcentage ciment sur la teneur en eau optimale 53

III.6 La courbe de limite de liquidité 2% de ciment 55

III.7 la courbe de résultat de limite de liquidité Wl pour 4% 56

III.8 la courbe de limite de liquidité 6% de ciment 57

III.9 Influence du pourcentage du ciment sur les limites d’Atterberg 58

III.10 Evolution du potentiel de gonflement libre en fonction du temps pour

les mélanges Argile Adrar+ ciment

62

III.11 Courbe œdomètrique de notre argile 63

III.12 la courbe de copréssibilité de l’argile sans traitement 63

III.13 Courbes des tassements en fonction du temps 65

Sommaire

Liste des tableaux

N°

Tableau Titre Page

I.1 Caractéristiques physico-chimiques des minéraux argileux courants

20

II.1 Poids volumiques secs de quelques minéraux. [Hafsi et Mekki 2015]

28

II.2 Activité des différents minéraux [Mellouki et Soudi 2017] 31

II.3 Résultats de l’essai de la limite de liquidité WL 33

II.4 Résultats de l’essai de la limite de liquidité WL 34

II.5 Degré de plasticité des sols. 34

II.6 Paramètres physiques de l’argile étudiée 36

II.7 la surface spécifique des argiles d’Adrar. 37

II.8 Classification des sols suivant la valeur au bleu de méthylène 38

II.9 Les résultats de l’essai proctor modéfié. 40

II.10 Les paramètres de l’optimum Proctor modéfié. 40

II.11 Résultats de l’essai de consistance du ciment utilisé. 43

II.12 Temps de début et fin de prise. 44

II.13 Temps de début et Fin de prise du ciment CEM II/A-L 42 ,5 N. 44

II.14 Composition chimique du CEM II/A- 42,5. 44

II.15 Caractéristiques minéralogique du CEM II/A- 42,5 45

II.16 Estimation du potentiel de gonflement, SNETHEN et al. 1977 45

II.17 Estimation du potentiel de gonflement, O'NELL et POORMOAYED

(1980)

45

II.18 Estimation du potentiel de gonflement selon HOLTZ et al. 1973 46

II.19 Potentiel de gonflement d’après le BRE (1980) 46

II.20 Synthèse des paramètres de notre argile 46

III.1 les déférences pourcentages de mélanges argile- ciment 49

III.2 Les résultats des paramètres de l’essai proctor modifié pour 2% de

ciment.

50

III.3 Les résultats de l’essai proctor modifié pour 4% de ciment 50

III.4 Les paramètres de l’optimum Proctor pour les trois mélanges 51

III.5 classification des sols par la valeur de Vbs. 53

Sommaire

III.6 la surface spécifique des différents mélanges argile/ciment. 54

III.7 Résultats de la limite de liquidité pour 2% de ciment. 54

III.8 Résultats de la Limite de plasticité pour 2% de ciment. 55

III.9 Résultats de la limite de liquidité pour 4% de ciment. 55

III.10 Résultats de la Limite de plasticité pour 4% de ciment. 56

III.11 Résultats de la limite de liquidité pour6% de ciment. 56

III.12 Résultats de la Limite de plasticité pour6% de ciment. 57

III.13 Influence du pourcentage du ciment sur les limites d’Atterberg 57

III.14 Résultats de l’essai de gonflement libre. 61

III.15 Classement des module oedometrique en fonction de nature des

sols[In Mellouki et Soudi]

64

III.16 Les résultats de l’essai œdomètrique de l’argile d’Adrar 64

III.17 Compressiblité des sols.[ Mellouki Soudi 2017] 64

III.18 Classement des valeurs deCv en fonction de la nature des sols.[

Mellouki et Soudi 2017]

65

III.19 Résultat des valeurs de Cv 66

Liste des photos :

N° Photo Titre Page

I.1 photographie d’utilisation de l’argile dans la région d’Adrar 21

II.1 Localisation du site Mraguen (Adrar nord) 26

II.2 Le gisement de notre argile rouge. 27

II.3 Photos présentant le mode opératoire de l’essai de sédimentométrie

29

II.4 Appareil de Casa grande 32

II.5 Images présentant le mode opératoire de l'essai de limite de liquidité

33

II.6 Mode opératoire de la limite de plasticité 34

II.7 mode opératoire de l’essai de la limite de retrait 36

II.8 photos représentant le mode opératoire de l’essai de bleu de

Méthylène

37

II.9 Le mode opératoire de l’essai Proctor modifié. 39

II.10 CEMII/A-L 42,5N 41

II.11 Masse volumique par la méthode de pycnomètre. 42

II.12 Malaxeur de ciment 43

Sommaire

II.13 Chronomètre 43

II.14 Appareil de Vicat 43

II.15 Malaxeur et l’appareil de Vicat. 43

III.1 L’appareillage et le mode opératoire de l’essai de gonflement libre 60

III.2 Photo présentant le mode opératoire de l’essai de compressibilité

Oedométrique

62

Liste des symboles

Liste des symboles

Symboles Définition

CSD Les Centres de Stockage de Déchets

OMA Les ordures ménagères et assimilées

DMA Des déchets ménagers et assimilés

EPI Les établissements publics de coopération intercommunale

MATET Le Ministère de l'aménagement du Territoire de l’Environnement et du

Tourisme

CET

Centre d’Enfouissement Technique

TO Tétraédrique-octaédrique

TOT Tétraédrique-octaédrique- Tétraédrique

TOTO Tétraédrique-octaédrique- Tétraédrique- octaédrique

AL+3 Ion d’Aluminium

AL2O3 Oxyde d’Aluminium

H2O Eau

H Hauteur (m)

WL Limite de liquidité

WP Limite de plasticité

WR Limite de retrait

IP Indice de plasticité

Mg+2 Ion demagnésium

Si+4 Oxyde delisicone

Sst Surface spécifique totale(m2/ g)

Fe+2 Ion de fer

Δh Variation de l’Enthalpie(cal/mol)

ɣs Poids spécifiqoue des particules solides

WS poids du sol sec

Vs Volume des particules solides

W1(g) poids du pycnométrs vide

W2(g) poids du pycnométrs +l’eau distillé

W3(g) poids du pycnométrs +l’argile

Liste des symboles

W4(g)

Poids du pycnométrs +l’argile+l’eau distillé

W Teneur en eau

VB Valeur au bleu

Wopt la teneur en eau oplimale

ɣdopt Le poids sec optimale

ɣd Le poids sec

E Indice de vide

Cv coefficient de consolidation

K+ Ion de potassium

E’ module œnométrique

Cg Le coefficient de gonflement

Cc L’indice de compressibilité

K Coefficient de perméabilité

LCPC Laboratoire des Centrales des Ponts et Chaussées

Ic Indice de consistance

Ac Activités des argiles

Introduction générale

Introduction générale

Introduction générale :

La situation de l’environnement en Algérie est alarmant ; d’où la croissance de

la population dans les zones urbaines et centres ruraux dans les régions sud

d’Algérie, conduisent à la génération de volumes de déchets de plus en plus

importants (des déchets ménagers et industriels). L’une des solutions est la

conception des centres de stockage des déchets (CSD) d’où la barrière passive de

ces centres est la couche étanche qui joue le rôle plus important dans ces (CSD).

Une des conséquences de ces déchets est leur impact sur la qualité de l’argile et

par conséquent, sur la qualité d’eau souterraine ; en cas de contamination par les

jus de lixiviats des décharges qui peuvent s’infiltrer.

La barrière étanche peut être réalisée avec plusieurs matériaux, l’argile est le

matériau le plus utilisé qui présent une perméabilité très faible. Selon la

règlementation Algérienne la perméabilité de la barrière passive des (CSD) doit

être inférieure ou égale à 10-9m/s.

Le mémoire est présenté en trois chapitres,

1. Le premier chapitre traduit une synthèse bibliographique qui donne un aperçu sur

les centres de stockage des déchets. Ensuite, nous rappelons quelques notions

générales sur les argiles. Enfin, nous présentons le stabilisant de cette argile qui

est le ciment.

2. Le deuxième chapitre est consacré à l’identification des matériaux utilisés pour

obtenir leurs caractéristiques physico-chimiques et mécaniques.

3. Le troisième chapitre tient compte des recommandations sur l’utilisation d’argile

dans le CSD par leurs améliorations avec l’ajout de ciment. Nous avons étudié

l’influence du traitement au ciment sur les caractéristiques géotechniques de

l’argile. Enfin on a calculé la perméabilité de l’argile sans traitement.

En dernier, on présente une conclusion générale sur les principales questions de

cette étude et les perspectives.

Chapitre I

synthèse bibliographique

Chapitre I: Synthèse Bibliographique

Page 3

I. Introduction:

L'intérêt porté à l'environnement s'est considérablement développé, et la protection de

l'environnement est à présent inscrite dans l'action continue des administrations et des

industriels. La prise de conscience de la gravité des problèmes posés par les déchets

solides sur l'environnement en général et sur les ressources en eau en particulier est une

réalité. En effet l'essor industriel et l'accroissement de la production ainsi que la densité

de la population dans les villes font qu'aujourd'hui le volume des déchets urbains a

beaucoup augmenté et on constate une prolifération des décharges publiques sauvages.

Ces dernières constituent une réelle et permanente menace à la qualité de la vie.

(Belatra.A et Beroman.R, 2017).

I.2.Généralité sur les Centres de Stockage de Déchets (CSD) :

Avant 1930, et dans beaucoup de pays, les déchets ménagers étaient stockés sur des sites

non contrôlés à proximité des habitations. Ce stockage aléatoire était la source de

nuisances telles que les odeurs, la présence d’insectes, les incendies et la contamination

des eaux de surface et des nappes souterraines voisines. (Belatra.A et Beroman.R,

2017),

Durant ces dernières années, les statistiques montrent que la production des déchets

ménagers a presque doublé ou plus à cause de la croissance de la population et du

changement de mode de consommation. Ce qui a entraîné une évolution de la

composition quantitative et qualitative des déchets (Souddi.F et Mellouki.Z , 2017)

La connaissance de la quantité de déchets produits permet d’optimiser en fonction de la

croissance démographique, la capacité des centres de stockage de déchets. Elle permet de

planifier le stockage et de définir la durée de vie des centres. (Belatra.A et Beroman.R,

2017).

La mise en place des décharges doit être effectuée suivant certaines règles et dispositions

qui permettent d’éviter les impacts sur l’environnement, ce qui revient à maîtriser les

phénomènes de fermentation en contrôlant la nature de déchets enfouis et le flux de

déchets enfouis et les flux liquides et gazeux générés.( Belatra.A et Beroman.R, 2017).

En Algérie la quantité annuelle des déchets industriels est estimée à 2 547 000 tonnes (y

compris les déchets banals), selon un rapport de l’organisme allemand la GIZ du mois


Page 4

d’avril 2014. Malheureusement, ces décharges sont souvent dans des zones agricoles ou

naturelles. Le risque de pollution de la nappe souterraine est plus probable pour les

régions du sud de l’Algérie. Ceci est dû, d’une part à l’augmentation progressive du

volume des déchets domestiques (expansion des villes) et industriels (exploitation des

hydrocarbures), et d’autre part à l’absence quasi-totale des cours d’eau qui se déversent

vers la mer. En conséquence, les substances chimiques générées par ces déchets

demeurent dans le sol et seront lessivées par la suite vers les nappes d’eau potable par les

processus d’infiltration des eaux pluviales. (Belatra.A et Beroman.R, 2017).

I.3.Définition de déchet :

I.3.1.Déchet :

Un déchet peut être défini de différentes manières selon le domaine et l’intérêt d’étude et

parfois l’origine et l’état des déchets.

La loi N° 01-19 du 12/12/ 2001 article 3 du journal officiel de la république algérienne

N° 77en 2001, définit le déchet comme : Tout résidu d’un processus de production, de

Transformation ou d’utilisation, et plus généralement toute substance ou produit et tout

bien Meuble dont le propriétaire ou le détenteur se défait, projette de se défaire, ou dont il

a Obligation de se défaire ou de l’éliminer. La diversité des produits de consommation

excède Maintenant la biodiversité. (spivds@)

Ce sont des restes résultant d’opération diverses , dont la production, le transfert ou

l’utilisation, en général des biens meubles abandonnés par son propriétaire sous

l’obligation de les retirer ou de les éliminer.

I.3.2 Les déchets municipaux (ménagers et assimilés) :

Les déchets ménagers sont comme tous les déchets laissés par les maisons, ainsi que les

déchets similaires des activités industrielles, commerciales et artisanales en raison de leur

nature et de leur composition, de sorte qu’ils sont comparables aux déchets ménagers.

Les déchets municipaux sont constitués des déchets de la collectivité et des déchets

ménagers et assimilés (DMA). Ces derniers regroupent les ordures ménagères et

assimilées (OMA) et les déchets occasionnels.

La gestion des déchets municipaux relève des compétences des collectivités territoriales

la responsabilité de la collecte et du traitement des déchets des ménages est, à ce titre,


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assurée par les communes ou les établissements publics de coopération intercommunale

(EPCI) (Spivds@)

En France, les déchets municipaux recouvrent :

les ordures ménagères collectées en mélange,

les déchets des ménages collectés séparément,

les déchets collectés en déchèteries (y compris les déblais et gravats),

les encombrants des ménages,

les déchets de nettoiement collectés sur la voie publique (voiries, marchés), les déchets de

l’assainissement collectif (traitement des eaux collectives et pluviales collectées par les

égouts),

les déchets verts constitués des matières végétales issues de l’entretien des jardins,

les déchets d’activités économiques assimilés aux déchets des ménages (par exemple les

emballages des commerçants collectés via les trappes réservées à cet effet sur les

conteneurs enterrés), (Spivds@)

I .3.3.Les déchets spéciaux :

Ce sont tous des déchets issus d’activités agricoles, industrielles, de services et de soins

de santé, et toutes activités qui ne peuvent être collectées, traitées et transportées en

raison des matières qu’ils contiennent ainsi que de leur nature, comme les ordures

ménagères les déchets inertes.

I .3.4.Les déchets spéciaux dangereux : ce sont des déchets spéciaux de par leurs

composants et les caractéristiques des substances nocives qu’ils contiennent de manière à

nuire à la santé publique ou à l’environnement.

Tous les déchets résultant des activités de diagnostic, de surveillance, de prévention et de

traitement c’est-a-dire dans tous les domaines de la médecine vétérinaire et humaine.

I .3.5.Les déchets inertes : on parle alors de déchets issus de travaux miniers, de

construction ou de rénovation notamment, qui ne subissent aucune modification

physique, chimique ou biologique lors de l’enfouissement.

I.4. Classification des déchets :

Sur le plan réglementaire, les déchets sont classés en fonction de leurs origines et de leurs

toxicités. Le type et la structure de stockage dépendent de la nature et des


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caractéristiques des déchets. Les textes réglementaires actuels différencient cinq (5)

grands types de déchets :

Selon le Ministère de l'aménagement du Territoire de l’Environnement et du Tourisme

(MATET), les déchets sont classés comme suit :

I.4. 1.Selon leur nature :

les déchets peuvent être classés selon leur nature et leur composition en trois catégories

de base : déchets solides, déchets liquides et déchets gazeux.

I.4.2. Selon le mode de traitement et d’élimination : Chercheurs et Professionnels ont

convenu de limiter les déchets solides en quatre familles principales:

Les déchets inertes : ce type de déchets est constitué d’éléments minéraux stables et

inertes, c’est-à-dire leur incompatibilité avec l’environnement, qui résulte de certaines

activités de démolition (sable, déchets rocheux, déchets terrestres etc.).

Les déchets banals : Ce type de déchets comprend principalement les déchets de papier,

de plastique, de carton et de bois provenant des activités commerciales et industrielles,

ainsi que les déchets ménagers.

Les déchets spéciaux : Ce type de déchets peut contenir des éléments polluants

spécialement issu de l’activité industrielle (peinture, cendres, incinération…etc.).

Certains déchets spéciaux peuvent avoir des effets néfastes sur l’environnement naturel

lors de leur production tels que les déchets de laboratoires universitaires et hospitaliers, le

gypse et les phosphates.

Les déchets dangereux : C’est un type de déchets spécial qui contient plus de quantités

de substances toxiques et présente donc des risques et plus importants pour

l’environnement naturel.

I.4.3.Selon le comportement et les effets sur l’environnement :A ce titre on distingue :

Les déchets inertes : les déchets inertes distinguent par leur nature plutôt volumineux

jusqu’aux carcasses avions, d’automobiles, chars, bus, etc.

Les déchets fermentescibles : Ce type de déchets est principalement constitué de

matières organiques, animales ou végétales, ces matières passent donc par différentes

étapes de fermentation aérobie et anaérobie.


Page 7

Les déchets toxiques: Ce sont des toxines chimiques ou radioactives qui sont produites

par des industries ou laboratoires, telles que (ex : flacons de médicaments, seringues,

piles ou médicaments électroniques.

I.4.4.Selon l’origine :

Les déchets industriels : Hormis les résidus assimilables aux ordures ménagères, tant par

leur nature que par leur volume modeste, on distingue dans cette classe :

Les déchets inertes: Provenant de chantiers de construction, transformation des

combustibles et de l’énergie (gravats, cendre, etc.), métallurgie (scories, laitiers,

mâchefers, etc.).

Les déchets des industries agricoles et alimentaires : Ce sont des déchets qui

contiennent des matières toxiques issues de différentes industries (comme les ateliers

d’artisanaux, le placage par électro-réflexion,… etc.).

Les déchets radioactifs : Les déchets radioactifs posent des problèmes particuliers lors

du transport et de la destruction des déchets industries que les industries polluantes

doivent supporter pour les résoudre avec l’approbation de l’aide gouvernementale avec

des solutions appropriées.

Les déchets urbains: Il fait partie des déchets ménagers à lui correspondre en quantité et

en volume du fait de l’évolution du niveau de vie, qui se traduit par les caractéristiques de

quantité et de qualité des déchets.

I.4.5.Selon le mode d’enlèvement des déchets on distingue quatres catégories:

- Ce sont des déchets de petite taille(déchets ménagers, déchets du marché, déchets

artisanaux et commerciaux).

- Déchets hospitaliers qui font l’objet d’une collecte sélective.

- Déchets encombrants aussi appelés monstres, et il s’agit de gros objets qui ont été

réparés et éliminés (une vielle baignoire, un vieux sommier…ect.).

- Les souillures qui proviennent du nettoyage et du balayage des voies publiques

(feuilles, branchage, déchets des plages, etc.).

I.5.Production des déchets :

La production mondiale de déchets est passée de 3,4 à 4 milliards de tonnes par an selon

les estimations de la Banque Mondiale. De sorte que , l'activité humaine produit environ

10 milliards de kilos de déchets (hors agriculture et construction) ce qui représente une

production mondiale d'environ 4000 milliards


Page 8

de kilos de déchets par an Le volume des déchets dans le monde a décru au premier

semestre 2009 de 5 à 10% sur un volume annuel total de 3,4 à 4 milliards de tonnes dont :

- 1,7 à 1,9 milliards de tonnes de déchets municipaux : en 2012, trois milliards de

citadins produisaient 1,3 milliards de tonnes de déchets solides par an (1,2kg par

personne et par jour), et en 2025, ce volume sera de 2,2 milliards de tonnes (soit 1,42

kg/habitant/jour) générés par 4,3 milliards d'urbains dans le monde. Cela correspond à

une hausse de 70 % de déchets solides municipaux d'ici 202 - de 1,2 à 1,67 milliards de

tonnes de déchets industriels non dangereux - 490000 kilos de déchets dangereux

-En 2012, la quantité totale de déchets produits par les 28 pays de l'Union Européenne

était de 2,5 milliards de tonnes, selon l'étude biannuel d'Eurostar Un Européen produit en

moyenne 600 kg de déchets par an là où un Américain en produit 700 kg/an et un habitant

d'une grande ville du tiers monde entre 150 à 200

kg/an.[www.planetoscope.com/production des déchets] En Algérie la quantité annuelle

des déchets industriels est estimée à 2 547 000 tonnes (y compris les déchets banals),

selon un rapport de l’organisme allemand la GIZ du mois d’avril 2014. Ces déchets

industriels sont répartis comme suit : - Les déchets d’emballages et de plastique dont la

quantité est estimée à environ 1.2 million de tonnes/an - Les pneus usagés dont la

quantité est estimée à plus de 1 million d’unités/ an – -Les déchets des huiles et des huiles

lubrifiantes dont la quantité est estimée à 110 000 tonnes/an - Les déchets électroniques,

électriques et électroménagers dont la quantité est estimée à 18000 tonnes/an. (Belatra.A

et Beroman.R, 2017).

I.6.Définition de CET :

Centre d'Enfouissement Techniques l'appellation utilisée à la place de l'ancienne notion

de décharge contrôlée, parce qu’elle reflète mieux les hautes exigences techniques

auxquelles sont actuellement soumis tant l’aménagement des sites que la gestion des

déchets lors de l’élimination sur ou dans le sol (d’après le Manuel relatif aux matières

naturelles pour barrières argileuses ouvragées pour C.E.T, (Marcoen et al. 2001).

http://www.planetoscope.com/production



Page 9

On peut connaitre le lit d’enfant en général, qui est le lieu de déversement des déchets à

l’intérieur du sol (sa cesse) pour viser à s’en débarrasser

I.7.Classification de CET :

Il existe 03 types de décharges (également appelées CET : Centre d’Enfouissement

Technique) :

I.7.1.Classe 01pour les déchets dangereux :.

Le département a désigné la première catégorie pour les déchets spéciaux ou dangereux,

car ce pour type présente un danger pour l’environnement et les organismes vivants.

I.7.2.Classe 02pour les déchets non dangereux : la catégorie des déchets non décharges

de cette catégorie de déchets ménagers et assimilés ainsi que les déchets industriels

ordinaires.

I.7.3.Classe 03 pour les déchets inertes :Les décharges de classe 3 accueillent

principalement des déchets du bâtiment et des travaux publics (terres, gravats, déchets de

démolition, etc.).(Site d’internet www.cniid.fr).

I.8.La conception du C.E.T :

Cet reçoit une attention particulière pour sa conception de manière à éviter les problèmes

d’environnement opérationnel et social, il doit donc être conçu et planifié en termes

d’aspects économiques et sociétaux ainsi que de technologie. Les éléments clés de la

conception d’un CET (ISD) sont

- types et quantités des déchets.

- propriétés des déchets.

-niveau technique approprié.

- prétraitement des déchets souhaitable. I.9.Réglementation pour les sept :

Le confinement prévu par les réglementations Algériennes, loi du 12 décembre 2001

relative à la gestion, au contrôle et à l’élimination des déchets a été établi en réponse à

certaines préoccupations liées à l'expérience passée sur les décharges, il a pour objectifs

d'assurer : - la réduction des entrées et sorties d'eaux du site. - un

http://www.cniid.fr/


Page 10

drainage efficace des lixiviats afin de réduire les percolations à travers le sol. - la

pérennité du système de confinement pendant plusieurs dizaines d'années correspondant à

la lente évolution des déchets (Figure I.1). ( Kouloughli, S. (EEMSB))

Figure I.1 : principe de confinement [ ADEME , 1999]

I.10.Barrières étanches : I.10.1.Composition :

Une barrière de sécurité active : le rôle barrière frontale efficace est d’assurer le

drainage et la collecte des lixiviats, car elle installée à partir d’un complexe d’étanchéité

combinant matériaux industriels et naturels (figure I.2).

Une barrière de sécurité passive : La barrière de sécurité passive constitue la garantie à

long terme de l’installation de stockage. L’étanchéité de fond et de paroi doit être

optimale afin de garantir la protection de milieu naturel environnan t(figure I.2)., en

empêchant :

- Les lixiviats de polluer les nappes phréatique et le sol environnant (flux sortant du

stockage)

-L’arrivée des eaux souterraines dans le site (flux entrant) dans certain cas particuliers de

configuration géologique.


Page 11

Cette fonction principale d’étanchéité est caractérisée par la perméabilité du matériau

constituant les barrières de sécurité passive

L’étanchéité de la barrière passive doit être pérenne. Elle devra résister de manière

durable :

-aux sollicitations mécaniques lors de la mise en oeuvre et en service.

-éventuellement l’action chimique des lixiviats. (Ait Saadi.L, 2003) le même

paragraphe

Figure I.2 : Coupe schématique de la double barrière de sécurité préconisée pour

le stockage des déchets (Ait Saadi.L, 2003)

I.11.Choix de matériaux :

Le matériau doit d'abord être identifié et répondre aux critères principaux de nature,

d’ouvrabilité et de perméabilité. Pour cela ,les matériaux doivent satisfaure aux

conditions suivantes (Marcoen et al.2001 in Belara,A.S et Beroman, R.R.R, 2017)

I.11.1.Critères de nature :

Granularité :

> 15 % de passant à 2 μm (fraction argileuse)


Page 12

> 30 % de passant à 60 μm

< 10 % de refus à 10 mm Pas d'élément > 50 mm

-fraction argileuse contenant plus de 10 % de gonflants ;

-CEC / % < 2 μm doit être > 0.3.(Belatra.A et Beroman.R, 2017).

I.11.2 .Critères d’ouvrabilité :

-limite de liquidité < 80%.

-indice de plasticité supérieur à 10% et inférieur à 40%

-courbe Proctor donnant moins de 5% de variation de compacité pour 2.5% de variation

de teneur en eau de part et d'autre de l'optimum Proctor

-épaisseur : 5 couches de 20 cm ± 5 cm après compactage, chacune, épaisseur totale, 1m

(guide Algériens pour la conception de C.E.T des déchets ménagers 2005)

I.11.3. Critères de perméabilité :

-On suppose que le coefficient de perméabilité inférieur ou égal à 1.10-9 m/s. , mesuré

pour trois compacités dans l'intervalle de ± 2.5% autour de l'optimum Proctor.

I.12.Caractéristiques des matériaux naturels utilisés pour la mise en œuvre des

barrières étanches :

Un certain nombre d’essais permet de déterminer les paramètres d’état et de nature d’un

sol, ainsi que son comportement mécanique et hydraulique. Ces paramètres permettent la

classification des matériaux.( Ait Saadi.L, 2003).

I.12.1.Les paramètre de nature :

Ces paramètres correspondent aux propriétés intrinsèques du matériau de sorte que ces

propriétés le distinguent des autres car ils ne diffèrent légèrement ni dans le temps ni au

cours des différents manipulations que le matériau subit lors de son utilisation.

Il s’agit notamment d’informations naturelles (granulométrie, teneur en carbonate de

calcium, mais aussi l’argilosité).


Page 13

I.12.2.Les paramètre d’état :les paramètres de condition dépendent de l’environnement

et du traitement qu’il aura subi, Les paramètres d’état comprennent :

- La teneur en eau

- Les poids volumiques sèches et humides.

I.12.3.Le comportement hydraulique :le comportement hydraulique du sol est

caractérisé principalement par la perméabilité, notée k et exprimée en m/s.

Ce paramètre est obtenu à l’aide de l’essai de perméabilité qui peut s’effectuer en

laboratoire à l’aide de l’appareil triaxial, de l’oedomètre ou du perméamétrie à paroi

rigide.

Le comportement mécanique : Le comportement mécanique des matériaux est

caractérisé par des paramètres qui permettent d’estimer les tassements, la compressibilité

ou la consolidation, et la résistance au cisaillement du sol. Ces paramètres sont obtenus à

partir d’essais géotechniques en laboratoire.

I.13.Traitements des matériaux constituant la barrière étanche :

Les matériaux consistant la barrière d’étanchéité sont traités en raison de la difficulté de

trouver des formations argileuses homogènes avec une extension suffisante et

caractérisées par des propriété mécaniques appropriées pour l’implantation de sites

destinés au stockage des déchets.

Malgré cet obstacle, des solutions peuvent être trouvées pour résoudre le problème :soit

du coté du sol naturel du lieu, soit des additifs.

Les traitements visent essentiellement à améliorer :

-Soit les paramètres de comportement hydraulique (perméabilité).

-Soit les paramètres de comportement mécanique (stabilité des talus).

-Voire les deux. (Belatra.A et Beroman.R, 2017)


Page 14

I.14.Rappels sur les sols argileux :

I.14.1.Minéralogie et propriétés :

Les minéraux argileux sont de très petites particules très actives sur le plan

électrochimique.

Lorsque le pourcentage d’argile augmente, l’influence de la portion argileuse sur le

comportement global du sol augmente proportionnellement [Harrat Mehamed, 2007].

Selon le climat, l’origine des minéraux est variable:

- Héritage: à partir de la roche-mère;

- Transformation: à partir d’autres minéraux argileux;

- Néoformation: formés à partir des ions transportés par l’eau du sol. La nature de la

roche-mère joue un rôle:

- L’altération d’une roche acide, comme le granite, donne plutôt de la kaolinite;

- L’altération d’une roche basique, comme le basalte, donne plutôt des smectites.

À l'heure actuelle, les argiles sont des minéraux dont les domaines d’applications sont

multiples et qui est en fait l'une des « matières premières » couramment utilisée par

l'homme (Belatra.A et Beroman.R, 2017)

Figure I.3: Types de phyllosilicates formés au cours de l’altération.


Page 15

Microstructures des sols :

La granulométrie du sol est l’un des paramètres les plus importants de sa

caractérisation. En réalité, les grains ne sont pas indépendants les uns des autres : ils

peuvent s’assembler en agrégats. Ces assemblages sont contrôlés, entre autres, par la

composition minéralogique et la présence de matières organiques. Les particules

d’argiles ont une tendance naturelle à s’associer selon des géométries bien précises

correspondant à un accolement par les faces ou les côtés des feuillets. Cette tendance est

accentuée par la présence des acides humiques. Ensemble, ils forment alors des

agglutinats atteignant une taille de l’ordre de 50 μm.

D’autres types d’assemblages existent tels que l’enrobage des grains de grandes tailles

(quelques dizaines de micromètres de quartz ou de calcite par exemple) par les argiles

ou des amas orientés de particules argileuses. Ce type de géométrie est souvent hérité de

structures géologiques :

• d’origine sédimentaire ; les conditions de sédimentation sont diverses et se traduisent

par des assemblages minéralogiques et microstructuraux distincts. Par exemple, un dépôt

d’estuaire est marqué par la floculation sous forme d’agrégats de particules fines

apportées par le fleuve.

• d’origine dia génétique ; parmi les processus physico-chimiques qui ont lieu lors de la

diagénèse, la compaction des matériaux favorise la multiplication des contacts entre

grains. Les feuillets d’argiles s’orientent préférentiellement. (Nour-Said.I, 2015)

• d’altération ; l’altération chimique se traduit par la croissance de nouveaux minéraux

aux dépens d’anciens minéraux. Il peut s’agir de réarrangements dans le réseau cristallin

(micas ou argiles) mais aussi de néoformation. Dans le premier cas la texture

macroscopique ne change guère mais dans le deuxième cas la texture du sol/roche est

entièrement modifiée.( Nour-Said.I , 2015)

I.14.1.1.Définition des argiles :

La couche interne de l’argile est composée d’un liquide qui assure une liaison

électrochimique entre les plaques de sorte qu’il existe différents types de liaisons entre

les plaques (en particulier, elles sont liées sous forme de substitutions similaires à la

surface des cristaux),

Le corps d’argile produit un petit nombre de cristaux élémentaires qui se forment parois

en un seul cristal.


Page 16

Les argiles constituent la fraction la plus fine des sols. A l’opposé, la fraction la plus

grossière des sols est appelée «squelette» qui comprend des pierres et des blocs. Entre

ces deux extrêmes, on trouve la fraction des limons ou silts, des sables et des graviers.

La définition géotechnique des argiles est liée aux caractéristiques chimiques de ceux-

ci. Les argiles sont des minéraux des phyllosilicates, ils se distinguent par une structure

en feuillets formés de cristaux en arrangement octaédrique (O) ou tétraédriques (T)

capable d’intégrer des cations hydratés (Ca, Na, Fe, Al,…etc.) dans les espaces inter

foliaire. Le critère de classement des argiles est basé sur la forme de succession des

couches dans les feuillets. Il y’a trois grandes classes: les feuillets TO, TOT et TOTO.

Dans la pratique, on utilise très souvent le terme générique de «fines». Il s’agit alors des

argiles telles qu’elles sont définies plus haut et des limons. Les normes européennes

définissent les fines comme le pourcentage (massique) des passants au tamis de 0,063

mm. ( Portet, Noël, Nicaise, Portillo, Vermeulen, « La classification des sols », ente-

Aix, 2011)

I.14.1.2.Structure des argiles :

Les argiles s’organisent par des structures en feuillets:

- Empilement de minéraux d’oxyde de silicium (cristaux tétraédriques ou octaédriques)

en feuillets entrecoupées par des espaces. Souvent, l’atome de silicium est remplacé par

Al (tétraédrique) ou Al, Fe, Mg, Li (octaédriques). .(Chebbah.M et Meghaichi.N ,

2019)

- Charges négatives à la surface (généralement en raison de l’incorporation

d’hydroxyles OH).

- Les charges négatives sont compensées par l’incorporation de cations dans les espaces

entre les couches. L’illustration ci-après montre la structure d’une montmorillonite

(droite et gauche), avec l’alternance des couches T et O, ici une séquence TOT avec

l’adsorption d’eau dans l’espace interfoliaire (en vert). La macroscopie du milieu

représente un empilement de kaolinite qui est beaucoup moins réactive avec l’eau, c’est

pourquoi elle est utilisée pour fabriquer la porcelaine. .( Chebbah.M et Meghaichi.N ,

2019)

La montmorillonite, qui peut absorber énormément d’eau, serait inapte à la fabrication

de poterie ou de porcelaine en raison du retrait lors de la cuisson.( Chebbah.M et

Meghaichi.N , 2019)


Page 17

Principaux groupes de minéraux argileux :

Les trois familles de minéraux argileux les plus connues sont : la kaolinite, l’illite et la

montmorillonite.

Kaolinite :

Le feuillet de kaolinite résulte de la liaison d’un feuillet tétraédrique avec un feuillet

octaédrique, la liaison se faisant par les atomes d’oxygène.

La particule de kaolinite est formée d’un empilement de ces feuillets, les liaisons entre

ces

feuillets étant du type «liaison hydrogène», donc des liaisons faibles. Aux extrémités, la

particule est chargée électriquement, car les feuillets ne sont pas tous identiques.

(Chebbah.M et Meghaichi.N , 2019).

Ces liaisons empêchent l’hydratation entre les feuillets élémentaires permettant un

empilement relativement important de couches et la formation d’un cristal d’assez

grande dimension. L’espace inter-foliaire de cette famille est de 7.2 Å.

La kaolinite est une argile stable, non-gonflante et sa structure élémentaire n’est pas

affectée par la présence d’eau.Le feuillet est neutre

Les particules de kaolinite ont une forme plate hexagonale d’épaisseur de l’ordre de

0.1μm et de diamètre moyen entre 0.3 μm et 4 μm.[ OGDMVOA]

Figure I.4 : Vue isométrique de la structure atomique de la kaolinite (Harrat, M, 2007)

Montmorillonite (TOT) :

La particule de montmorillonite résulte de l’empilement des feuillets élémentaires, La

liaison entre deux feuillets est une liaison de type hydrogène, maîtres faibles de telle sorte

que des molécules d’eau peuvent s’installer entre les feuillets. Il peut y avoir


Page 18

jusqu’à cinq à six couches de molécules d’eau. Ainsi, les sols dont la teneur en

montmorillonite est élevée sont susceptibles de gonflement ou de retraits importants

suivant les variations de la teneur en eau. Par suite de la faiblesse de la liaison, les

particules de montmorillonite ont des dimensions très faibles:

- Diamètre: 0,05 μm;

- Epaisseur: 1/400 du diamètre.

Ces particules sont également chargées électriquement à leurs extrémités. (Chebbah.M

et Meghaichi.N , 2019).

·Structure de la monmorillonite, de la smectite et de la vermiculite : deux couches de

tétraèdres SiO4 (T) encadrant une couche d’octaèdres AlO6 (O). Le cation inter foliaire

lie deux feuillets consécutifs. .( Chebbah.M et Meghaichi.N , 2019)

FigureI.5: Vue isométrique de la structure atomique de la montmorillonite (Harrat, M,

2007)

L’illite TOT : Cette argile a une structure analogue à la montmorillonite mais des ions

potassium sont intercales ente les feuillets tétraédriques. Grâce à ces ions la liaison est

relativement forte et les molécules d’eau ne peuvent pratiquement plus s’intercaler.

L’atome d’aluminium du feuillet octaédrique qui se trouve sous forme d’un Al+3peut

remplacé par d’autres ions comme Mg+2 principalement dans la montmorillonite et dans

l’illite. Il en résulte un déséquilibre électrique qui.( Chebbah.M et Meghaichi.N , 2019)


Page 19

est compense par l’adsorption à la surface de cations Ca+2,Li+,Fe+2.Aux extrémités de la

particule d’argiles, y a également des déséquilibres électriques et adsorption de cations.

Ces cations dits «échangeables» jouent un rôle important dans comportement des argiles.

. ( Chebbah.M et Meghaichi.N , 2019)

.

Figure I.6: Vue isométrique de la structure atomique de l’illite. (Harrat, M, 2007)

À partir du tableau I.1, nous avons essayé de faire une synthèse bibliographique sur les

différentes caractéristiques physico-chimiques et propriétés générales de quelques

minéraux argileux (courants et moins courants).


Page 20

-Les résultats de tableaux suivant selon à Souddi et Mellouki :

Tableau I.1 : Caractéristiques physico-chimiques des minéraux argileux courants.

Minéraux

Argileux

Type de

minéral

Structure du

minéral

Taille de

la

particule

Photographie au

microscope à

balayage

électronique [4]

Kaolinite

1 : 1

Grande

(> 1μm)

Si2 Al2 O5 (OH)4

Montmorillonite

2 : 1

Na, Ca)0..3 (Al,

Mg)2 Si4 O10

(OH)2

Petite

(< 1μm)

Illite

2 : 1

Moyenne

(<1μm)

(K, H3O) (Al,

Mg, Fe)2 (Si,Al)4

O10 [(OH)2H2O]


Page 21

Propriétés des argiles : Les minéraux argileux se caractérisent par quatre propriétés

principales :

1. formes et surfaces spécifiques.

2. capacités d’adsorption d’eau et de gonflement.

3. multiples possibilités d’échanges cationiques.

4. activité des argiles.(Harrat, M, 2007)

Utilisation des Argiles dans la région d’Adrar :

La région d’Adrar est considérée comme la plus importante où la boue du sol argileux est

abondante et répondue. Cette particularité a fait de ses habitants un substitut à d’autres

matériaux utilisés dans divers domaines de la vie ; utilisation pour faire des pots et ainsi

que l’utilisation du sol argileux comme moyen de construction des maisons. L’argile est

aussi utilisée dans le domaine de l’agriculture dans la construction des bassins d’eau

(voir Photo I.1).

Photo I.1 : photographie d’utilisation de l’argile dans la région d’Adrar

I.15.Le ciment :

En pratique, le ciment est l »un des agents de stabilisation le plus largement utilisé dans

le domaine de traitement des sols.


Page 22

I.15.1 .Définition d’un ciment :

Le ciment est un liant hydraulique. C’est un matériau anhydre finement broyé qui, par

simple mélange avec l’eau, développe des hydrates dont l’imbrication rigidifie le

matériau granulaire non cohésif de départ en matériau cohésif présentant des propriétés

mécaniques élevées. D’un point de vue minéralogique, le ciment peut être définie comme

un mélange d’oxyde basique, CaO noté C, et d’oxydes acides ou amphotères comme

SiO2, noté S, AL2O3, noté A, ou Fe2O3, noté F, en notation cimentaire. (H.F.W. Taylor,

2007)

Il existe deux grandes familles de Ciments :

1. Les ciments Portland, constitués majoritairement de silice et de chaud et qui utilisée

principalement dans les bétons de bâtiments et les ouvrages de génie civil ;

2. Les ciments alumineux qui se composent essentiellement d’alumine et de chaux. Ils

ont développés au début du 20éme siècle par Bied. En raison de leur résistance aux

attaques chimiques, de leur prise rapide ou de l’absence de chaux, ils sont utilisés en

génie civil pour la confection de sols industriels, d’ouvrage d’assainissements ou des

mises en service rapides, et dans la réalisation de réfractaires monolithiques utilisés dans

l’industrie sidérurgique ou verrière. (J.M. Auvray, 2003)

I.15.2.Les différents ajouts incorporés au ciment :

Les ciments courants ont pour constituant le clinker, auquel il peut être ajouté suivant

leur type :

- du calcaire ;

- du laitier de haut fourneau ;

- des cendres volantes ;

- des fines calcaires ;

- de la pouzzolane naturelle ;

- des schistes calcinés ;

- des fumées de silice ;

Dans le but de modifier certaines de leurs propriétés et de proposer une gamme de

produits capables de résoudre les différents problèmes qui se posent lors de la réalisation

de certains ouvrages, soit en raison des conditions d'environnement, soit pour des raisons

de performances mécaniques. (Jean, 2007)

I.15.3.Procèdes et techniques de fabrication du ciment :

La production du ciment dans l'Union européenne est environ 10,5 % de la production

mondiale. En 2008, on dénombrait dans l'Union européenne 268 installations produisant

Chapitre I:

du clinker et du ciment fini, regroupant 377 fours au total. On

usines de broyage (broyeurs à ciment) et deux installations de production de clinker sans

broyeur. En règle générale, les fours ont une capacité d'environ 3 000 tonnes de

clinker/jour.

La production du ciment en Algérie est d’envir

compte 15 installations de cimenteries, 12 publiques et 3 privées (La fargeholcim),

réparties à travers le nord du territoire.

Le ciment portland est constitué principalement de clinker. Ce dernier est obtenue par

mélange de matières premières naturelles de composition chimique adéquate .la

préparation du cru consiste à mélanger de manière homogène du calcaire (80%) et des

minéraux riches en Silice et alumine (20%) :l’argile ou le kaolin .le cru et ensuite calciné

à 1450ºC pour former le clinker. [

Figure I.7 : Le ciment Portland, du cru au ciment hydraté l’alite est le composé

majoritaire du

clinker [M.N.Noirfontaine]

Le ciment est fréquemment utilisé dans le traitement des sols de surface. Les

pourcentages utilisés varient de 2à 6%

2018).

Plusieurs recherches ont été réalisé sur la stabilisation des argiles par le ciment tel que

(Ramzy.2018 ; Ikhlef .2015).

Synthèse Bibliographique

du clinker et du ciment fini, regroupant 377 fours au total. On recensait également 90



La production du ciment en Algérie est d’environ 18 millions de tonnes /an. Le pays


réparties à travers le nord du territoire.


nge de matières premières naturelles de composition chimique adéquate .la



0ºC pour former le clinker. [A, Govvin]

Le ciment Portland, du cru au ciment hydraté l’alite est le composé

clinker [M.N.Noirfontaine]


s utilisés varient de 2à 6% (Tomas 2002citer par Bensalem in Ramzy


(Ramzy.2018 ; Ikhlef .2015).

Synthèse Bibliographique

Page 23

recensait également 90



on 18 millions de tonnes /an. Le pays



nge de matières premières naturelles de composition chimique adéquate .la



Le ciment Portland, du cru au ciment hydraté l’alite est le composé


(Tomas 2002citer par Bensalem in Ramzy



Page 24

I.16.Conclusion

Le CET est la solution idéale pour protéger les organismes vivants des risques de

pollution des eaux souterraines par les émissions de gaz nocifs ainsi que par les fuites de

lixiviat.

Afin que la réalisation de ces équipement CET obéit à des exigences réglementaires

relatives à la conception, il faut respecter le mode de réalisation, ainsi qu’à la nature des

matériaux utilisés.

Les argiles sont les matériaux les plus utilisés dans la conception de la barrière passive

de ces centres de stockage des déchets, elles nous permettre d’avoir une couche

imperméable.

L’ajout du ciment l’un des stabilisant qui permet de réduire le gonflement des ces sols

argileux.

En ce qui suit, on s’intéresse à l’identification de ces matériaux locaux utilisés (argile de

Meraguen et le ciment d’Ouelef).

Chapitre II

caractéristiques des matériaux

utilisés

Chapitre II Caractéristiques des matériaux utilisés

Page 26

II.1. Introduction :

Parmi les nouvelles techniques utilisées dans la réalisation de la barrière des centres

d’enfouissements techniques c’est l’utilisation des couches d’argiles en fond dès CET pour

obtenir une protection des sols contre les déchets et pour éviter l’infiltration du lixiviats aux

eaux souterraines.

Souvent parmi les couches utilisées c’est les couches à base d’argile. Pour obtenir un

mélange qui donne une perméabilité parfaite inferieur a 10−9 selon la réglementation

algérienne, avec une résistance mécanique idéal. Avant d’étudier le comportement hydrique

et mécanique de mélange argile et ciment pour la barrière étanche nous allons présenter une

identification totale pour les matériaux utilisés, les matériaux utilisés dans ce mélange c’est

l’argile et le ciment de la région d’Adrar.

Photo II.1: Localisation du site Mraguen (Adrar nord)

La photo II.1 montre une vue aérienne du gisement d’argile rouge de Meraguen

II .2.Argile d’Adrar :

Le gisement d’argile est une carrière qui se trouve à quelques kilomètres au nord de la ville

d’Adrar (Est de la RN6). Le matériau a une couleur rouge et sert à alimenter la briqueterie

d’Adrar.


Page 27

La photo II.2: Le gisement de notre argile rouge.

II .2.1.Le poids volumique des grains solides :

Le poids volumique des particules solides s est déterminé à l’aide d’un pycnomètre à eau

conformément à la norme NF P 94-054. Elle est définie par le quotient du poids Ws de ces

particules solides par leur volume Vs avec :

s = Ws/Vs… ................................ I.1

s: Poids spécifique des particules solides ;

Ws : poids du sol sec ; Vs : volume des particules solides

D’après les résultats obtenus de l’essai, la valeur du poids spécifique des grains solides (gs) est

donnée par la formule II.2 :

s = W3–W1 ∗□w(20°)

…………………… II.2 W2–W1–W4+W3

Avec : W1(g) : poids du pycnomètre vide ; W2(g) : poids du pycnomètre + l’eau distillé ; W3

(g) : poids de pycnomètre +l’argile ;

W4(g) : poids de pycnomètre +l’argile +l’eau distillé ;

W: poids volumique de l’eau à 20°C.


Page 28

Les calculs ont permis d’avoir les résultats suivants :

s = 26,5 KN/m3 Selon Souddi et Mellouki

Le tableau (II.1) montre les valeurs des poids volumiques secs de quelques minéraux

caractéristiques d’après Withman et Lambein, in Costet et Sanglérat, 1983 in (Hafsi et Mekki

2015), D’après ce tableau on peut classer notre sol comme illite.

Tableau II.1: Poids volumiques secs de quelques minéraux. [in Hafsi et Mekki 2015]

Argile gs (KN/m3)

Quartz 26,6 K-Feldpath 25,4 à 25,7 Na-Ca- Feldpath 26,2 à 27,6 Calcite 27,2 Dolomite 28,5 Muscovite 27 à 31 Chlorite 26,1 à 29 Kaolinite 26,1 à 26,4 Illite 28,4 à 27,4 Montmorillonite 27,5 à 27,8 Attapulgite 23,0

II .2.2.Analyse granulométrique par sédimentométrie (Norme NF P94-057)

Le but de l’essai est de déterminer en poids la distribution dimensionnelle des éléments des sols

étudiés. Elle s’obtient par deux opérations successives et complémentaires :

le tamisage sous l’eau (par voix humide) selon la norme NF P94-056, pour les

particules de dimensions ≥ 80μm (0.08mm) ;

la sédimentométrie selon la norme NF P94-057, pour les particules de dimensions

<80μm qui va compléter la première.

’analyse granulométrique par sédimentation est un essai qui complète l’analyse granulométrique

par tamisage d’un sol et qui peut être nécessaire à sa description et sa classification. La photo

II.3 montre les accessoires du mode opératoire de l’essai de sédimentométrie pour le argile

Chapitre II

GRAVIE

Photo II.3 : Photos présentant le mode opératoire de l’essai de sédimentométrie

(Mansouri .Fet Fatimetu .L , 2018)

La figure II.1 montre les résultats de calcul qui sont représentés graphiquement sur une

courbe appelée courbe granulométrique de l’argile

Figure II.1: Courbe granulométrique par sédimentométrie de l’argile

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Po

urc

en

tag

e d

es

tam

isa

ts c

um

ulé

s

GRAVIERS

TAMISAGE

SABLE GROSIE

ANALYSE GRANULOMETRIQUE par sedimentemetrie DE L'ARGIL

Caractéristiques des matériaux utilisés

S GROS SABLE SABLE FIN SILTE OU LIMON

tos présentant le mode opératoire de l’essai de sédimentométrie

(Mansouri .Fet Fatimetu .L , 2018)


appelée courbe granulométrique de l’argile

Courbe granulométrique par sédimentométrie de l’argile

0,0010,010,1Di équivalents en (mm)

GRAVIERS GROS SABLE SABLE FIN SILTE OU LIMON

TAMISAGE SEDIMENTATION

GROSIE SABLE FIN SILTE OU LIMON

ANALYSE GRANULOMETRIQUE par sedimentemetrie DE L'ARGIL


Page 29

ARGILE

tos présentant le mode opératoire de l’essai de sédimentométrie


Courbe granulométrique par sédimentométrie de l’argile

0,0001

Série1

SILTE OU LIMON ARGILEARGILE

ANALYSE GRANULOMETRIQUE par sedimentemetrie DE L'ARGIL ADRAR


Page 30

A partir de la figure II.4, nous remarquons qu’on est en présence d’un sol fin puisque

plus de 50% des éléments ont un diamètre inférieures à 80µ, avec les éléments inférieurs à 2

µ ; 40%.(Mansouri ,Fet Fatimetu ,L , 2018)

D’ après la photo II.7, on peut remarquer que l’agile d’Adrar a une vitesse de

décantation très lente, le temps pour décanter atteint presque 16 jours, donc on peut conclure

que l’argile d’Adrar appartienne une quantité intéressante des particules fines.

L’Activités des argiles

Les limites d'Atterberg sont fonctions des dimensions des grains et de la composition

minéralogique du sol. Pour une argile contenant des particules solides assez grosses,

Skempton (1957) a montré que l'indice de plasticité dépend de la quantité de grains solides de

dimensions inférieures ou égales à 2 m µ. (Mansouri ,Fet Fatimetu. L , 2018)

Selon de fatimetu et Mansouri :

Ac = Ip (%) /pourcentage des éléments < 2 µm II.5

Argile Adrar : Ac = 44.51/40 =1,113

D’après cette valeur on peut conclure que l’argile d’Adrar a une est normalement active

(Mansouri .F et Fatimetu. L , 2018)

Le tableau II.2 donne la classification des minéraux suivant l’activité, D’après ce

tableau on peut classifier notre argile dans la classe de l’illite.


Page 31

0 Quartz

0,2 Calcite

0,3 – 0,5 Kaolinite

0,5 – 1,3 Illite

1,5 Montmorillonite Ca

4 – 7 Montmorillonite Na

Activité Minéral

Tableau II.2: Activité des différents minéraux [ in Mellouki et Soudi 2017].

II .2.3.Limites d’Atterberg (NF P 94.51):

Compte tenu de leurs structures, les argiles ont la propriété d’absorber des quantités d’eau très

*importantes ou de se dessécher en fonction des conditions d’humidité auxquelles elles sont

soumises.

Quel que soit la nature et le type d’argile, celle-ci malaxée à des quantités d’eau de plus

en plus importantes, finit par se transformer en boue. L’argile est dans un comportement

liquide. Dans une situation contraire où l’argile est suffisamment desséchée, les grains sont

très resserrés et les liaisons deviennent intenses. L’argile est dans l’état solide.

Entre ces deux états extrêmes, l’argile est malléable : elle a un comportement plastique.

Le but des limites des domaines d’Atterberg est de déterminer les états humides

correspondant aux limites entre ces trois états, l’état d’humidité d’Argile est identifié par sa

teneur en eau.

L’essai se fait sur une partie du matériau tamisé au tamis 0.40 mm.

La teneur en eau d’une argile est le rapport entre le poids d’eau contenu dans un certain

volume d’argile et le poids des grains solides contenus dans le même volume. Elle s’exprime

en [%] et a pour symbole W = la teneur en eau. Elle est déterminée conformément à la norme

NFP94-051.

La limite de liquidité WL traduit le passage entre l’état liquide et plastique.

La limite de plasticité WP correspond au passage entre l’état plastique et l’état solide.


Page 32

Ces deux caractéristiques sont reliées par l’indice de plasticité Ip qui s’exprime en % et

est donné par la formule ci-après.

Ip=WL–Wp ..................... I.3

II .2.3.1.Limite de liquidité

Elle est mesurée à la coupelle de casagrande photo II.2.

Photo II.4: Appareil de Casagrande

Par définition, la limite de liquidité WL est la teneur en eau (exprimée en %) d’un sol remanié

caractérisant la transition entre un état liquide (le sol est humide et déformable) et un état

plastique qui correspond à une fermeture de 1cm pour un nombre de chocs N égale à 25. Si

l'on étudie expérimentalement la relation qui lie le nombre de chocs N à la teneur en eau W,

on constate que la courbe représentative de cette relation est une droite qui relie au moins 2

points; lorsque le nombre de chocs est compris entre 15 et 35 on prendra les valeurs de ces

points on trace la droite. Pour ce même intervalle des valeurs de N, la formule approchée.

WL = w (N/25)0,121 ........................... I.4

Chapitre II

Photo II.5: Images présentant le mode opératoire de l'essai de limite de liquidité

Le tableau II.3 et la figure II.2 montre un exemple de la variation de la teneur en eau en

fonction du nombre de chocs

limite déterminée pour un nombre de chocs (coups) de 25.

Tableau II.3 :

Teneur en eau W%

Nombre de coups N

Figure II.2 :

D’aprés la courbe on a : WL= 8


Images présentant le mode opératoire de l'essai de limite de liquidité


fonction du nombre de chocs de la coupelle pour notre sol. La

limite déterminée pour un nombre de chocs (coups) de 25.

de liquidité

Tableau II.3 : Résultats de l’essai de la limite de liquidité W

69.38 78.57 82.14

34 29 24

Figure II.2 : Courbe de la limite de liquidité WL

= 84 %.


Page 33

Images présentant le mode opératoire de l'essai de limite de liquidité


de liquidité Wl est

Résultats de l’essai de la limite de liquidité WL

82.14 94.11

24 20


Page 34

II .2.3.2.La limite de plasticité WP (NF P 94-051)

La limite de plasticité (WP) est mesurée par la méthode au rouleau représente la teneur en eau

du passage de l’état plastique à l’état solide.

On mélange l’échantillon avec des quantités variables d’eau, on façonne avec la pâte un

rouleau de 6 mm de diamètre pour une dizaine de mm de longueur. Puis on atteint 3mm de

diamètre en le roulant (souvent avec les doigts), après 5 à 10 allers-retours maximum. La

limite de plasticité est la teneur en eau en % du rouleau qui se fissure et se brise lorsqu’il

atteint un diamètre de 3 mm, avec une hauteur de 30 mm environ. La photo III.4 présente le

mode opératoire de la limite de plasticité.

Photo II.6 : Mode opératoire de la limite de plasticité

Tableau II. 4. Résultats de la Limite de plasticité.

A partir des essais on a : Wp = 31.92 %

On peut déterminer l’indice de plasticité comme suit Ip= WL – WP =52.08%

Suivant la valeur l’indice de plasticité, les sols peuvent se classer comme suit : voir tableau

II.5 :

Tableau II.5: Degré de plasticité des sols. (in Rahmouni et Saidi . 2016)

Indice de plasticité

Degré de plasticité

0 <Ip< 5 Non plastique (l’essai perd sa signification dans cette zone de valeurs)

5 <Ip< 15 Moyennement plastique

15 <Ip< 40 Plastique

Ip> 40 Très plastique

Teneur en eau Wp (%)

33.33 31.03 30 33.33


Page 35

A partir des résultats obtenus, on a IP = 52 .08 > 40, donc on classe le sol suivant son degré de

plasticité comme très plastique.

Figure II.3 : Abaque de plasticité de Casagrande selon la classification L.C.P.C des sols fins

LCPC (Laboratoire des Centrales des Ponts et Chaussées)

III.2.3.3.La limite de retrait WR ( NF P 94-051) :

La limite de retrait représente la teneur en eau du passage de l’état solide avec retrait à l’état

solide sans retrait. La limite de retrait WR est une valeur obtenue à partir d’un échantillon dont

la teneur en eau initiale est proche de celle de la limite de liquidité. La limite de retrait dépend

de la teneur en eau initiale.

On définit IR comme étant l’indice de retrait, on a :

IR= WL- WR ....................... I.5


Page 36

Photo II .7 mode opératoire de l’essai de la limite de retrait

WR =11.84 selon de résultat Souddi et Mellouki

Donc Argile d’Adrar : IR=81-11.84=69.16

Le tableau II.6 regroupe les paramétres physiques de notre argile.

La teneur en eau nateural d’argile d’Adrar :Wn=2.39%

WR (%)=11.84, IR (%)=69.16

Tableau II.6 : Paramètres physiques de l’argile étudiée

WL (%) Wp(%) IP (%) Ic (%) WR (%) IR (%)

Argile d’Adrar 81 31.92 47.91 1.64 11.84 69.16

II .2.4.Essai au bleu de méthylène (NFP94_068) :

L’essai est réalisé selon la norme (NF P 94-068) et consiste à déterminer la quantité du bleu

de méthylène nécessaire pour recouvrir d’une couche monomoléculaire la surface des

particules d’un matériau en suspension dans l’eau. La capacité d’adsorption du matériau est

déterminée à l’aide du test de la tâche. Ce dernier consiste à former avec une goutte de la

suspension sur du papier filtre normalisé, une tâche qui est le dépôt de sol coloré en bleu,

entoure d’une zone humide en général incolore. L’excès du bleu se traduit par l’apparition

dans cette zone d’une auréole d’un bleu clair .Le test est alors positif. Si au bout de 5 minutes


Page 37

elle apparait cette auréole, la fin de l’essai est obtenue par la mesure du volume de bleu de

méthylène.

L’essai consiste à mettre en suspension une fraction de lꞌechantillon (0/d) avec d≤ 10mm et

à ajoute à cette suspension des dose successives de 5ml dꞌune solution de bleu de methyléne

,ensuite on laisse lꞌagitateur mélanger (a 700tr/min) durant 5 minutes ensuite on agoute 5ml de

bleu de méthyléne et ou mélange de manière constante (auréole bleue).

L’essai au bleu permet une évaluation globale de la quantité et de l’activité de la fraction

argileuse :

La valeur du bleu : VB = Quantité du bleu adsorbée (cm3)

II.6

Poids sec de la prise

Une relation entre la surface spécifique totale (Sst) et la valeur de bleu de la phase argileuse

VB (0/2 μm) a été mise en évidence par Gaillabaud et Cinot (1982) :

Sst = 21. VB. II.7 (Belatra.A et Beroman.R, 2017)

Le but :

Le but de cet essai est dꞌévaluer globalement la richesse en argile dꞌun sol ,

Les résultats de la valeur au bleu de méthylène et de la surface spécifique totale de l’argile

d’Adrar sont traduits dans le tableau suivant :

Tableau II.7: la surface spécifique d’argile .

Les mélanges argile/ciment

La valeur de Vbs La surface spécifique Ss (m2/g)

Argile 11 231

La photo II.8 montre les différents accessoires du mode opératoire de l’essai au bleu de

méthylène

Photo II.8 : photos représentant le mode opératoire de l’essai de bleu de méthylène


Page 38

Les catégories des sol selon la valeur de bleu de méthylene d’après le Guide de

Térrassements Routiers (GTR, 1992 in Mansouri Fetmtu 2018), sont présentées dans le

tableauII.8

Tableau II.8 : Classification des sols suivant la valeur au bleu de méthylène (Mansouri ,Fet

Fatimetu ,L , 2018)

Valeur de bleu de méthylène (VB)

Catégoriede sol

VB< 0,1 Sol insensible à l’eau

0,2 ≤ VB< 1,5 Sol sablo limoneux, sensible à l'eau

1,5 ≤ VB< 2,5 sol sablo argileux, peu plastiques

2,5 ≤ VB< 6 Sol limoneux de plasticité moyenne.

6 ≤ VB< 8 sol argileux.

VBS > 8 Sol très argileux.

Selon le tableau II.8 on peut dire que notre argile est un sol très argileux .

II .2.5.Essai Proctor Modifié (NF P 94-093)

Le compactage des sols est une méthode de stabilisation mécanique des matériaux en place ou

ramenés (remblai, route, CSD etc.). Il a pour but de limiter les tassements, diminuer la

perméabilité et d’améliorer les caractéristiques mécaniques du sol. (Souddi ,F et Mellouki.Z,

2017)

Les paramètres de pression sont utilisés dans une large gamme ou les matériaux sont

spécifiés et les spécifications de pression sont spécifiées. L’essai Proctor (γdmax, Wopt) permet

de déterminer les caractéristiques de compactage d’un matériau et montre l’importance de la

teneur en eau vis à vis du poids volumique sec obtenu pour une énergie de compactage

donnée.

Le principe de ces essais consiste à humidifier un matériau à plusieurs teneurs en eau et à le

compacter selon un procédé et une énergie conventionnelle. Pour chacune des valeurs de la

teneur en eau considérée, on détermine le poids volumique sec du matériau. Par la suite, on


Page 39

trace la courbe des variations du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau. L’essai

est effectué généralement selon deux modes de compactage d’intensités différentes :

- Essai Proctor modifié à énergie plus intense que l’essai proctor normal.

Mode opératoire de l’essai :

Notre essai s’appui sur les étapes suivantes :

- Le choix du moule est défini par la taille des grains.

- Le choix de l’énergie de compactage est défini par l’utilisation envisagée du sol.

- On effectue l’essai Proctor suivant la norme (nombre de couches, nombre de coups de la

dame par couche et la disposition de ces coups). On retire la hausse et on l’arase.

• En premier on prend une quantité de sol de 15kg et on divise en 05 parties

sensiblement égales.

• On humidifie le sol à la teneur en eau connu (14, 16, 18,20 %… etc.) et on homogénéise bien

le sol.

• On fait monter la base du moule sur son socle et on pèse l’ensemble, puis on monte la reusse sur le moule.

• On prend 2.5Kg de l’argile et on divise en cinq parties.

• Chaque partie dans le moule est compactée à 25 coups (24 à l’extrémité et le 25ème coup au

milieu).

• On pèse le moule, le socle et le contenu ; puis on déduit la masse du sol contenu dans le

moule.

• On démonte le socle et on prélève une petite quantité de sol supérieure (haut) de part et du bas

du moule. Par la suite on effectue les mesures de la teneur en eau.

• On représente graphiquement la variation de gd en fonction de la teneur en eau w.

on obtient une courbe en cloche qui représente un point haut qu’on l’appelle

« optimum proctor ».

La photo II.9: Le mode opératoire de l’essai Proctor modifié.


Page 40

La photo II.9 montre le mode opératoire de l’essai

Les résultats de l’essai sont présentés dans le tableau suivant II.9 et la figure II.3 :

Tableau II.9 : Les résultats de l’essai proctor modéfié. Pourcentage d’eau (%) Wopt (%) max ( g/cm

3 )

16% 16.55 2.14

18% 17.17 2.19

20% 19.12 2.16

24% 22.85 2.13

Figure II.4 : la courbe d’essai Proctor

Commentaire :

A partir de la courbe on peut avoir les paramètres fondamentaux de cette essai (paramètres

de proctor), qui sont la teneur en eau optimale et le poids volumique sec maximum. Les

résultats sont regroupés dans le tableau II .10.

Tableau II.10 : Les paramètres de l’optimum Proctor modéfié.

Argile dopt ( g / cm

3 ) Wopt (%)

Argile d’Adrar 2.19 17.17

Chapitre II

II .3.Ciment :

II .3.1.Définition

Le ciment est un liant hydraulique. C’est un matériau anhydre finement broyé qui, par simple

mélange avec l’eau, développe des hydrates dont l’imbrication rigidifie le matériau granulaire

non cohésif de dépat en matériau cohésif présentant des propriétés mécaniques élevées.

D’un point de vue minéralogique, le ciment peut être définie comme un mélange d’oxyde

basique, CaO noté C, et d’oxydes acides ou amphotères comme SiO2, noté S, AL2O3, noté A,

ou Fe2O3, noté F, en notation cimentaire. [

Les ciments sont constitués généralement d'une proportion plus ou moins importante de clinker

Portland et de différents autres constituants.

environs de 1450 °C. Le cru est composé d'environ 80 % de calcaire et de 20 % d'argile. Au

cours de la cuisson, le cru est tout d'abord séché jusqu'à 550 °C, puis décarbonaté à 950 °C et

enfin une clinkerisation à 1450 °C

II .3.2.Caractéristiques du ciment utilisé

Le ciment utilisé dans notre étude est un ciment de classe CEM II/A

cimenterie d’Aoulef- wilaya d’Adrar.

les essais d’identification du ciment ; on a pris les résultats du binôme

Dahman.A.2018 ;]

PhotoII.10 : CEMII/A

II .3.2.1.Caractéristiques physiques du ciment utilisé

1) La masses volumiques du ciment (NF P

2) L’essai de consistance (EN 196

3) L’essai de prise du ciment (EN




de dépat en matériau cohésif présentant des propriétés mécaniques élevées.



O3, noté F, en notation cimentaire. [H.F.W. Taylor,2007]


Portland et de différents autres constituants. Le clinker est obtenu par la cuisson du cru, à

cru est composé d'environ 80 % de calcaire et de 20 % d'argile. Au


à 1450 °C (Souddi.f Mellouki.Z, 2018).

Caractéristiques du ciment utilisé :

Le ciment utilisé dans notre étude est un ciment de classe CEM II/A

wilaya d’Adrar. A cause de la pandémie du covid 19, on a pas pu

les essais d’identification du ciment ; on a pris les résultats du binôme

CEMII/A-L 42,5N [Tayable Hammani.K, Bouyahia .C.2018]

Caractéristiques physiques du ciment utilisé :

volumiques du ciment (NF P 18-558).

L’essai de consistance (EN 196-3).

L’essai de prise du ciment (EN 196-3).


Page 41



de dépat en matériau cohésif présentant des propriétés mécaniques élevées.




clinker est obtenu par la cuisson du cru, à

cru est composé d'environ 80 % de calcaire et de 20 % d'argile. Au


Le ciment utilisé dans notre étude est un ciment de classe CEM II/A-L 42 ,5 N de la

A cause de la pandémie du covid 19, on a pas pu réalisé

les essais d’identification du ciment ; on a pris les résultats du binôme [Arrousi.N,

[Tayable Hammani.K, Bouyahia .C.2018]

Chapitre II

II .3.2.1.1.La masse volumique (NF P

But : L’objectif de cet essai est de déterminer Les masses volumiques de ciment

Pycnomètre à de 250 cm3 et Un liquide non réactif avec le ciment (mazoute).

Conformément la norme NF P 18

Le résultat obtenu de cet

Dahman.A.2018].

Photo II.11 : Masse volumique par la méthode de pycnomètre.

Dahman.A.2018]

II .3.2.1.2.L’essai de consistance (EN 196

But : L’essai de consistance permet de déterminer la consistance normale de la pâte du ciment

et quantité d’eau nécessaire pour gâcher un liant pour avoir une pâte normale plastique. Cette

dernière a été mesurée par la sonde de Vicat conformément aux prescriptions de la norme

EN 196-3.

L’appareillage : On démontré dans la figure II.12

Appareil de Vicat.

Malaxeur normalisé.

Chronomètre.

Balance.


La masse volumique (NF P 18-558).

L’objectif de cet essai est de déterminer Les masses volumiques de ciment

et Un liquide non réactif avec le ciment (mazoute).

Conformément la norme NF P 18-558,le mode opératoire est résumé dans la photo II.11.

essai est la suivante: Mvabs = 3,01 g/ml

Masse volumique par la méthode de pycnomètre.

L’essai de consistance (EN 196-3). [Arrousi.N, Dahman.A.2018]

istance permet de déterminer la consistance normale de la pâte du ciment


dernière a été mesurée par la sonde de Vicat conformément aux prescriptions de la norme

On démontré dans la figure II.12


Page 42

L’objectif de cet essai est de déterminer Les masses volumiques de ciment en utilisés

et Un liquide non réactif avec le ciment (mazoute).

a photo II.11.

selon [Arrousi.N,

Masse volumique par la méthode de pycnomètre. [Arrousi.N,

Dahman.A.2018]

istance permet de déterminer la consistance normale de la pâte du ciment


dernière a été mesurée par la sonde de Vicat conformément aux prescriptions de la norme NF

Chapitre II

Photo II.12 Malaxeur de ciment

Vicat [Tayable Hammani.K, Bouyahia

Tableau II.11 : Résultats de l’essai de consistance du ciment utilisé.

Essais E/C (%)

1 28

2 30

3 32

4 34

II .3.2.1.3.Essai de prise (EN

But : L’objectif de cet essai est déterminé le temps de début et fin de prise d’une pâte du

ciment à une consistance normalisée à l’aide de l’appareil de Vicat

Dahman.A.2018].

- Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau II.4

Photos II.15: Malaxeur et l’appareil de Vicat.


Malaxeur de ciment Photo II.13 Chronomètre Photo II.14

Hammani.K, Bouyahia .C.2018]

Résultats de l’essai de consistance du ciment utilisé.

E/C (%) Ciment (g) Eau (g) D (mm)

400 112 4,5

400 120 5 ,85

400 128 5,98

400 136 6,20

196-3).

: L’objectif de cet essai est déterminé le temps de début et fin de prise d’une pâte du

ciment à une consistance normalisée à l’aide de l’appareil de Vicat

Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau II.4 :

Malaxeur et l’appareil de Vicat. [Arrousi.N, Dahman.A.2018]


Page 43

Photo II.14 Appareil de

Résultats de l’essai de consistance du ciment utilisé.

D (mm)

: L’objectif de cet essai est déterminé le temps de début et fin de prise d’une pâte du

ciment à une consistance normalisée à l’aide de l’appareil de Vicat. [Arrousi.N,

[Arrousi.N, Dahman.A.2018]


Page 44

Tableau II.12 : Temps de début et fin de prise. Temps (min) 8 :45 9 :30 10 :15 11 :00 11 :45 12 :45 13 :45 14 :45 15 :25

D (mm) 0 0 0 1 2,5 30 36,8 38 40

Tableau II.13 : Temps de début et Fin de prise du ciment CEM II/A-L 42 ,5 N.

Caractéristiques Unités (h) Norme

Début de prise 3h15 NF EN 196-3

Fin de prise 6h45 NF EN 196-3

Interprétation des résultats :

La masse volumique (absolue) du ciment utilisé est insérée dans l’intervalle imposé par la

norme NA 231 [Normes Algériennes, 1992].Compris entre 2900 – 3150 kg/m3.

Par ailleurs la consistance obtenue est conforme à la norme NF EN 196-3 d’où les valeurs

sont généralement comprises entre 28 et 34%.

Cependant le temps de prise minimal de 60 Minutes est conforme à la norme NF P 15-301

pour les ciments de classe 42,5.

II .3.2.2.Analyse chimique et minéralogique du ciment :

L'analyse chimique et minéralogique du ciment CEM II/A- 42,5 ont été établés au

niveau du laboratoire de la cimenterie d’Aoulef. [Arrousi.N, Dahman.A, 2018]

Les résultats obtenus sont regroupés dans les tableaux suivants :

Tableau II.14 : Composition chimique du CEM II/A- 42,5. [Arrousi.N, Dahman.A.2018]

Éléments SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO CL

(%) 24,17 5,98 3,41 68,8 1,72 0,052


Page 45

Tableau II.15 : Caractéristiques minéralogique du CEM II/A- 42,5. [Arrousi.N,

Dahman.A.2018]

Éléments C3S C2S C3A C4AF

3CaOSiO2 2CaOSiO2 3CaAl2O3 4CaOAl2O3Fe2O3

Teneur (%) 10,02 31,74 49,76 8,48

II .4.Etude du phénoméne de gonflement de nos argiles :

On sait que les argiles ont un pouvoir de gonflement qui se répercute sur la stabilité des

constructions. Dans ce qui suit, et d’après plusieurs travaux antérieurs on peut estimer le

potentiel de gonflement d’après les caractéristiques physiques trouvées. Le potentiel de

gonflement de nos sols peut être estimé par références aux tableaux des classifications

suivants selon les travaux antérieurs. (Tableaux II.16, II.17, II.18 et II.19).

Tableau II.16 : Estimation du potentiel de gonflement, SNETHEN et al. 1977 in [Hafsi et

Mekki 2015]

WL (%) Ip (%) Potentiel de gonflement Classification < 50 < 25 < 0.5 Faible

50-60 25-35 0.5-1.5 Moyen > 60 > 35 > 1.5 Elevé

Tableau II.17 : Estimation du potentiel de gonflement, O'NELL et POORMOAYED

(1980) in [Hafsi et Mekki 2015]

WL (%) IP (%) Classification

20-49 15-24 Faible à moyen 50-70 24-46 Elevé > 70 > 46 Très élevé


Page 46

Très fort > 60

Fort 30 à 60

Moyen 20 à 30

Faible 0 à 20

Potentiel de gonflement IR (%)

Tableau II.18 : Estimation du potentiel de gonflement selon HOLTZ et al. 1973 in

[Hafsi et Mekki 2015]

IP (%) WR (%) WL (%) Classification < 18 < 15 20-35 Faible

15-28 10-15 35-50 Moyen 25-41 7-12 50-70 Elevé > 45 > 11 > 70 Très élevé

Tableau II.19 : Potentiel de gonflement d’après le BRE (1980) in [Hafsi et Mekki 2015]

On résume dans le tableau II.20, les valeurs trouvées des paramètres physiques afin d’estimer

le caractère de gonflement de notre argile.

Tableau II.20: Synthèse des paramètres de notre argile

IP (%) WR (%) WL (%) IR(%) Classification du gonflement

52.08 11.84 84 69.16 Tableau II.16 : Elevé

Tableau II.17 : Elevé à très élevé

Tableau II.18 : Elevé à très élevé

Tableau II.19 : Très Fort

Nous pouvons dire d’après le tableau II.20, que notre argile a un pouvoir de gonflement

important qu’il faut étudier.


Page 47

II .5 Conclusion

Ce chapitre est une recherche dans les particularités différentes sur les caractéristiques

physico-chimiques ; les paramètres identifiés par Argile (Adrar Nord), le ciment.

Les essais d’identification de l’argile (l’indice de plasticité, le pourcentage des

particules argileuses, limite de liquidité et la limite de retrait), apparaissent comme étant les

plus déterminants du comportement du gonflement des argiles et qui ont montré le caractère

gonflant du sol étudié, qui demande l’amélioration et la stabilisation par un ajout.

La caractéristique chimique d’où le paramètre identifié de l’argile d’Adrar est (l’essai au

bleu de méthylène) montre que notre Argile est un sol très argileux, sensible à l’eau.

En ce qui concerne la caractérisation du stabilisant (le ciment), on peut conclure que les

résultats des essais physiques ont conforme aux normes des essais étudiés.

En ce qui suit

Le chapitre suivant va étudier la stabilisation de ce gisement par ajout d’un nouveau matériau

qui est le ciment. On va aussi déterminer les valeurs de Cc et Cg (argile d’Adrar sans

traitement), ainsi que E’ (module oedométrique) et la valeur de Cc/1 + e0 qui nous renseigne

sur la compressibilité du sol. Enfin on va calculé le coefficient de consolidation Cv et le

coefficient de perméabilité K selon l’essai oedométrique.

Chapitre III

essais et interprétations

Chapitre III Essais et interprétations

Page 49

III.1. Introduction :

Apres l’identification des caractéristiques des matériaux utilises l’argile et le ciment dans

le chapitre précédent pour la réalisation de la barrière étanche des centres

d’enfouissement technique ; dans ce chapitre nous avons étudié expérimentalement le

traitement de cette argile par l’ajout de ciment. Plusieurs travaux ont été effectués sur

l’utilisation du ciment comme stabilisant tel que (Ikhelef et al. 2015 ; Djelloul.R, 2018).

Ces travaux de recherche montrent que le ciment a un rôle positif sur la réduction des

paramètres du gonflement. Les mélanges argile- ciment utilisés dans cette étude sont :

Tableaux III.1: les déférences pourcentages de mélanges argile- ciment

Argile Ciment

100% 0%

98% 2%

96% 4%

Les essais étudies sur les différents mélanges sont :

Essais de Proctor.

Les limites d’Atterberg.

Essais au bleu de méthylène.

Essais œdométriques.

III.2.Essai de Proctor modifé des mélanges:

Les résultats des essais de Proctor modifié sur les différents mélanges sont reportés

dans les tableaux et les figures suivants :


Page 50

ɣͩd 2,16

2,15

2,14

2,13 2%ci

2,12

2,11

2,1

18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5 Wl

Tableau III.2: Les résultats des paramètres de l’essai proctor modifié pour 2% de

ciment

Pourcentage d’eau (%) W (%) 3

ɣd ( g/cm )

18% 18.76 2.15

20% 20.13 2.16

22% 21.54 2.14

24% 21.88 2.11

Figure III.1: La courbe de Proctor pour 2 % de ciment

Tableau III.3: Les résultats de l’essai proctor modifié pour 4% de ciment

Pourcentage d’eau (%) W (%) 3

ɣd ( g/cm )

18% 16 2.21

20% 17 2.24

22% 20.47 2.19

24%

22.71

2.14


Page 51

k

Figure III.2: La courbe de Proctor pour le mélange de 4 % de ciment

III.2.1: Les paramètres de l’essai Proctor : A partir des courbes on peut regrouper les paramètres fondamentaux de cette essai (les

optimums de proctor), qui sont la teneur en eau optimale et le poids volumique sec

maximum dans le tableau suivant :

Tableau III.4 : Les paramètres de l’optimum Proctor pour les trois mélanges

Argile d’Adrar 0 % ciment 2 %de ciment 4 % ciment

3

γdmax ( g / cm ) 2.19 2.16 2.24

Wopt (%) 17.17 20.13 19.33

Commentaire

Nous montrons sur la figure III.1 et III.2 les valeurs de l’optimum Proctor à savoir,

γdmax et Wopt. Nous remarques que le mélange argile + 2 % de ciment est remarquable,

car on obtient une diminution de la valeur maximale de γdmax= 2.16 g/cm3 et une

augmentation de Wopt =20.13 %.

Par contre le mélange argile + 4% de ciment est aussi remarquable avec des valeurs de,

ona une augmentation à nouveau γdmax = 2.24 g/cm3 et une diminution de Wopt =

19.33 %.

ɣd 2,26

2,24

2,22

2,2

2,18

2,16

2,14

2,12

15 17 19 21 23 25

W


Page 52

2,3 γdma

xx

2,25

2,2 2,15

2,1

2,05

0 1 2 3 4 %

5 Ciment 6

2,26

2,24

2,22

2,2

2,18

2,16

4%

2%

0%

2,14

2,12

2,1

15 17 19 21 23 25

III.2.2 . La comparaison des figures de la densité sèche en fonction de la teneur en

eau pour les trois pourcentages 0% ; 2% et 4%

Figure III.3: Influence du % de ciment sur les courbes de Proctor

Commentaire :

De la figure III.3, On remarque sur que plus le pourcentage de ciment augment plus la

valeur de ɣd diminue inversement aux valeurs de W% augmente avec l’augmentation du

pourcentage de ciment.figures (III.4 et III.5).

III.2.3 .Influence du ciment sur la densité sèche maximale

Figure III.4: Influence du ciment sur la densité sèche maximale

W%

γdmax


Page 53

21

20

19

18

17

16

15

0 1 2 3 4 5 % Ciment 6

W%

III.2.4. Influence du pourcentage ciment sur la teneur en eau

Figure III. 5: Influence du pourcentage ciment sur la teneur en eau optimale

III.3.Essais au bleu de méthylène VBS :

L’essai au bleu de méthylène réalise suivant la norme NF P 94-068 pour déterminer la

classification des sols sur les différents mélanges d’argile/ciment.

Tableau III.5: classification des sols par la valeur de Vbs.

VBS Nature de sols

0.1 Sol insensible à l’eau

0.2 Apparition de la sensibilité à l’eau

1.5 Sols sablo-limoneux

2.5 Sols limoneux de plasticité moyenne

6 Sols argileux

8 Sols très argileux

III .3.1.La surface spécifique et la valeur de Vb des mélanges Argile/ ciment :

La surface spécifique est très importante pour identifier les minéraux trouvés dans le sol.

Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :

Ss=21×Vbs .....................I.1


Page 54

Tableau III.6: la surface spécifique des différents mélanges argile/ciment.

Les mélanges

argile/ciment

La valeur VBs La surface spécifique Ss

(m2/g)

100% argile 11 231

98%argile+2%ciment 9.5 199.5



Commentaire :

D’après le tableau III.5 la classification des mélanges argile/ciment sont classé dans

les sols très argileux.

Nous remarquons à travers les résultats obtenus dans ces essais (tableau III.6) que les

valeurs de VBs et les valeurs de SSt diminuent à mesure que nous augmentons le

pourcentage de ciment.

III .4.Essai sur les limites d’Atterberg :

III .4.1.La résultat de limite de liquidité 2% ciment

Les résultats de cette essai sont traduits dans le tableau III.7, et la courbe de la figure III.6

Tableau III.7 : Résultats de la limite de liquidité pour 2% de ciment

Teneur en eau (W%)

84.56 88 85.08

Nombre de coups N 35 22 26


Page 55

Figure III.6 : la courbe de limite de liquidité 2% de ciment

Tableau III. 8 : Résultats de la Limite de plasticité pour 2% de ciment

Teneur en eau (W%)

22.22 23.53 29.41 27,77

Wp= 25,73% ; WL=85.7%

IP= Wl -WP=59.97%

III .4.2.Les résultats de limite de liquidité 4% ciment :

Les calcules de cette essai dans le tableau III.9 , et le figurer III.7 Etre apparent les

résultats

Tableau III. 9 : Résultats de la limite de liquidité pour le mélange de 4% de ciment

Teneur en eau (W%)

90 92 96.43

Nombre de coups N

35 24 22

84,5

85

85,5

86

86,5

87

87,5

88

88,5

20 22 24 26 28

Wl

N

2%ciment


Page 56

Figure III.7 : la courbe de résultat de limite de liquidité Wl pour 4%

Tableau III. 10 : Résultats de la Limite de plasticité pour 4% de ciment.

WP=63.61%, Wl=95%

IP= Wl -WP=31.39 %

III .4.3.Les résultats de limite de liquidité 6% ciment :

Les résultats de cette essai sont traduits dans le tableau III.11, et la courbe de la figure

III.8

Tableau III. 11 : Résultats de la limite de liquidité pour 6% de ciment.

Teneur en eau (W%) 86.21 85.71 97.0 6 84.62

Nombre de coups N 28 19 23 17

89

90

91

92

93

94

95

96

97

0 10 20 30 40

Wl

N

4%ciment

Teneur en eau (W%) 50 62.5 72.72 69.23


Page 57

Figure III.8 : la courbe de limite de liquidité 6% de ciment

Tableau III.12: Résultats de la Limite de plasticité pour6% de ciment.

Teneur en eau (W%)

47.06 50 50 64.29

WP=52.84%, Wl =93%

IP= Wl -WP=40.16 %

Tableau III. 13 Influence du pourcentage du ciment sur les limites d’Atterberg

Sol WL (%) Wp(%) IP (%)

0 % 84 31.92 52.08

2 % 85.7 25.73 59.97

4 % 95 63.61 31.39

6% 93 52.84 40.16

Selon le tableau du chapitre II (Tab II.5), On peut conclure que le mélange (A + 2%

C) est tés plastique est les mélanges (A + 6% C, A + 4% C) sont plastique.

84

86

88

90

92

94

96

98

0 10 20 30

Wl

N

6%Ciment


Page 58

III .4.4.Influence d u pourcentage du ciment sur les limites d’Atterberg

Figure III.9: Influence du pourcentage du ciment sur les limites d’Atterberg

La figure III.9 traduit les résultats d’influence du pourcentage du ciment sur les limites

d’Atterberg

80

85

90

95

100

0 1 2 3 4 5 6 7

Wl

% Ciment

Wl

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5 6 7

Wp

% Ciment

Wp

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5 6 7

Ip

% Ciment

Ip


Page 59

Commentaire

Les courbes de la figure III.8, montrent clairement que la limite de liquidité a tendance à

diminuer avec l’augmentation du pourcentage de Ciment sauf le point 4%, par contre la

limite de plasticité à tendance à augmenter ; mais l’indice de plasticité diminue.

III .5.Essai Oedométrique : III .5.1.Mesure du gonflement libre :

Durant l’essai de gonflement libre, l’échantillon est soumis à une faible pression

correspondant au poids du piston et de la pierre poreuse et il est laissé en contact avec de

l’eau à pression atmosphérique. Ses déformations verticales sont mesurées, la

déformation maximale rapportée à la hauteur initiale est le potentiel de gonflement donc

le potentiel ou (taux) de gonflement correspond à la variation relative du volume ou la

variation de la hauteur (Hf/H0 en%).

III .5.1.1.Le but :

Il nous permettra dꞌ avoir une représentation du diagramme donnant lꞌ indice des

vides (e0) de lꞌ éprouvette soumise à essai à la fin de chaque palier de consolidation, en

fonction de la contrainte effective (ꞌⱱ), égal à la contrainte totale(ⱱ) qui lui est

appliquée en début dꞌessai.

Mesurer le tassement au cours du temps dꞌune éprouvette cylindrique placée dans une

enceinte sans déformation latérale possible au fur et à mesure de lꞌapplication de

différentes charges verticales constantes

III .5.1.2.Mode opératoire de l’essai :

On a pris les échantillons de l’essai de compactage dans de leurs optimum ( γdmax et

Wopt) de l’argile .

On a placé une quantité de cet échantillon dans la cellule œnométrique drainée des

deux extrémités par des disques revêtus de papier-filtre et des pierres poreuses après on

a placé l’éprouvette dans l’appareil œdométrique.

Le dispositif de répartition d’effort est mis en contact avec la celleule, en immersion

et le système mesurage de la variation de hauteur (comparateur) est mis en place.

Une fois la stabilisation de la hauteur atteinte, on lit la valeur de stabilisation dans le

comparateur et en calcul le gonflement. La photo III.1 montre l’appareillage et le mode

opératoire des essais oedométriques.

Chapitre III

Le gonflement libre G est

G% = (Hf / H0) * 100 ...............................

Avec : Hf : hauteur de l échantillon après stabilisation du gonflement (la hauteur finale

est

mesurée au comparateur).

H0 : hauteur initiale de l’échantillon (H

Photos III.1: L’appareillage et le mode opératoire de l’essai de gonflement libre III .5.1.3 Influence du ciment sur le potentiel

Les résultats des potentiels de gonflement de l'argile stabilisée par la ciment sont

présentés sur la figure III.9.

du potentiel de gonflement en fonction du temps des pourcentages du ciment.

Cette réduction du potentiel de gonflement est donnée par la relation suivante

[Moulay Omar H 2008]:

Avec : G0 gonflement de l’argile sans ajout.

Gp gonflement de l’argile + ajout à un pourcentage

Les essais utilisés pour mesurer le potentiel du gonflement sont les mêmes que

appliqués pour mesurer le gonflement libre pour l’argile non traité.

Essais et interprétations

Le gonflement libre G est défini d’après la formule suivante :

............................... I.2

hauteur de l échantillon après stabilisation du gonflement (la hauteur finale

mesurée au comparateur).

: hauteur initiale de l’échantillon (H0 = 20 mm).

III.1: L’appareillage et le mode opératoire de l’essai de gonflement libre

III .5.1.3 Influence du ciment sur le potentiel de gonflement : Les résultats des potentiels de gonflement de l'argile stabilisée par la ciment sont

présentés sur la figure III.9. Cette figure présente les différents pourcentages de réduction



[Moulay Omar H 2008]:

∆G GO% − Gp% =

G GO%

III. 3

gonflement de l’argile sans ajout.

Gp gonflement de l’argile + ajout à un pourcentage

Les essais utilisés pour mesurer le potentiel du gonflement sont les mêmes que

appliqués pour mesurer le gonflement libre pour l’argile non traité.


Page 60

hauteur de l échantillon après stabilisation du gonflement (la hauteur finale

III.1: L’appareillage et le mode opératoire de l’essai de gonflement libre

Les résultats des potentiels de gonflement de l'argile stabilisée par la ciment sont

Cette figure présente les différents pourcentages de réduction



Les essais utilisés pour mesurer le potentiel du gonflement sont les mêmes que ceux

Chapitre III

Les résultats des essais sont résumés dans le tableau III.14

courbes de la figure III.10.

Tableau III.14:

A + % C

A

A + 2% C

A + 4% C

Figure III.10 : Evolution du potentiel de gonflement libre en fonction

pour les mélanges Argile Adrar+ ciment

La figure III.10 montre la représentation graphique de l’évolution du taux

de gonflement en fonction de temps pour les mélanges argiles

gonflement dans le temps est la même pour tous les mélanges. Cependant, plus le

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

G(%

)


essais sont résumés dans le tableau III.14 et montrés sur les

courbes de la figure III.10.

Tableau III.14: Résultats de l’essai de gonflement

Argile d’Adrar

G%(A + % C)

27.99

24.82

24.56

Evolution du potentiel de gonflement libre en fonction

pour les mélanges Argile Adrar+ ciment


de gonflement en fonction de temps pour les mélanges argiles-ciment. L’évolution de


10 100 1000 10000

Temps (min)


Page 61

et montrés sur les

Résultats de l’essai de gonflement libre.

(ΔG/G) %

/

11.32

12.25

Evolution du potentiel de gonflement libre en fonction du temps


ciment. L’évolution de


10000

0

2%

4%


Page 62

pourcentage de le ciment augmente, plus le potentiel de gonflement diminue, les

pourcentages 2% et 4% sont inférieurs à celui de sans traitement.

Commentaire

Le ciment diminue le potentiel du gonflement ; cette diminution est proportionnelle aux

pourcentages ajoutés de ciment.

III .5.2.Pression de Gonflement :

La pression de gonflement Pg, qui peut être définie comme étant la pression générée lors

de lꞌ hydratation dꞌ un échantillon en condition confinée, elle peut être également définie

par la pression qu’ꞌil faut appliquer pour ramener un échantillon à son volume initial ;

La pression de gonflement de notre argile est : M= 18.5 kg donc σg = 9.25 bar

III .5.3.Essai de compressibilité oedométrique

L’essai de compression oedométrique est un essai fondamental et est une application

directe de la théorie de la consolidation. Il permet d’évaluer l’amplitude des tassements

des ouvrages ainsi que leurs évolutions.

Il s’agit de l’essai de compressibilité par paliers, cet essai permet d’établir pour un

échantillon donné, deux types de courbes :

La courbe de compressibilité qui indique le tassement de l’échantillon en fonction du

logarithme de la contrainte appliquée, elle permet de calculer Cc et Cg.

La courbe de consolidation qui indique le tassement l’échantillon en fonction du temps

elle permet de calculer Cv.

Photo III.2 : Photo présentant le mode opératoire de l’essai de compressibilitéoedomètrique


Page 63

III .5.3.1Le coefficient de gonflement Cg : (tableau III.16) : Qui est

la pente de la courbe de déchargement.

III .5.3.2.L’indice de compressibilité Cc (tableau III.16) :

Qui est la pente de la courbe de la tangente à la courbe de chargement, ce

coefficient permet de préciser la sensibilité du sol au tassement le long de cette courbe.

Figure III.11 : Courbe œdométrique de notre argile

Figure III.12 : la courbe de copréssibilité de l’argile sans traitement

бKPa00

0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

%0

100 10 logσ(bars) 1 0,1

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

courbe de compréssibilité

ind

ice d

e v

ide

s

∆h

/h%


Page 64

Sol très incompressible Cc/(1+e0)>0.2

Sol moyennement incompressible 0.05<Cc/(1+e0)<0.2

Sol peu incompressible 0.015<Cc/(1+e0)<0.05

Sol incompressible Cc/(1+e0)<0.015

Tableau III.15: Classement des module oedometrique en fonction de nature des

sols[In Mellouki et Soudi]

Sol Sable Kaolinite Illite Montmorillonite

E’(bars) 100à300 15à100 10à15 1a10

En fonction des résultats, on peut calculer le module oedométrique E’, qui est cité

dans le tableau III.16.

On a: E’ = - ∆б/∆h/h III. 4

Tableau III.16 : Les résultats de l’essai œdométrique de l’argile d’Adrar

Paramètres Cc=∆e/∆loб Cg∆e/∆logб E’(bars) e0 Cc/1+ e0

Argile 0,628 0,0147 2,24 0,760 0,376

Suivant la valeur du E’ on peut classe notre sol dans la classe des argiles proche

des Montmoriollite.

Tableau III.17 : Compressiblité des sols.[in Mellouki Soudi 2017]

On a calculé la compressibilité du sol en fonction du rapport Cc / 1 + e0, Notre

argile est un sol très incompressible.

III .5.4 . Coefficient de consolidation Cv :

Le coefficient de consolidation Cv est un paramètre très important pour

l’estimation de la conductivité hydraulique, il est fonction de la hauteur de l’échantillon

H0 et √t90 t50 (méthode de Taylor et Casagrande). Sa valeur est donnée par l’expression

suivante:


Page 65

Cv=0,848*H0²/t9 III. 5

Cv= (0,197* H²0)/t50 III. 6

H0: hauteur de l’échantillon (H0 = 0,02 m)

La figure III.12 présente les deux méthodes de Taylor et de Casagrande pour la

détermination du coefficient de consolidation Cv

Figure III.13: Courbes des tassements en fonction du temps

Le tableau III.19 nous montre les valeurs de Cv pour les différents sols.

Tableau III.18 : Classement des valeurs deCv en fonction de la nature des sols. [

Mellouki et Soudi 2017]

Tableau III.18:Résultat des valeurs de Cv

Cv(cm²/s) Taylor Casagrande

Argile A 2,12*10-3 2,22*10-3

On a déduire la coefficient de consolidation Cv du sol (voir Tableau III.18). Le

coefficient calculé par la méthode Taylor est inférieur à celui des la méthode de

Casagrande.

0

√t(min)

100 200 300 400

0 1

2

3

4

5

6

0 1

2

3

4

5

6

1000

log(mm)

10 100 1 0,1

∆h

∆h


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III. 5.5 . Coefficient de perméabilité K :

Par la suite la valeur du coefficient de perméabilité de notre argile est calculée par

la formule suivante :

Cv = k E’γ/w III. 7 ;

d’où : k = Cv . γw / E’ III. 8.

Tableau III.19: Résultat des valeurs de K

K(m/s) Taylor Casagrande

Argile 9,40*10-9 9,68*10-9

Donc on peut conclure que notre argile est très imperméable

III.6. Conclusion

La stabilisation et l’amélioration de cette argile par l’ajout de ciment à différents

pourcentages (2,4 et 6)% ont donné des bons résultats sur la plasticité et les optimums

de Proctor.

L’essai au bleu méthylène a donné des résultats stable et égaux pour l’argiles aux

différents pourcentages.

La réduction de gonflement libre en fonction du % de ciment est remarquable.

Dans les essais oedométriques, on a mesuré directement le gonflement libre, la

pression de gonflement, et déterminé les valeurs de Cc,Cg, E’ (module oedométrique) et

la valeur de Cc/1 + e0 qui nous amène de conclure que notre argile est très compressible,

tous ça sans traitement.

Il a été aussi calculé la valeur de Cv (coefficient de consolidation) et le coefficient

de perméabilité K selon les deux méthodes Taylor et Casagrande, ou on a obtenus des

valeurs de K inférieure à 10-9 donc on peut conclure que notre argile est très

imperméable

Conclusion générale

Conclusion général

IV.Conclusion général :

Le centre de stockage de déchets (CSD) est considéré comme une méthode principale

d’élimination des déchets en général. Nous avons effectué un travail expérimental sur le

matériau argileux local pour la région nord-ouest d’Adrar. Nous avons définition et

classification des centres de stockage des déchets (CSD), définition et les propriétés physico-

chimiques de cette argile et le définition le matériau du ciment.

Nous avons réalisé plusieurs les essais mécaniques plus déterminants au gonflement de

l’argile, le sol argileux étudié était gonflé, ce qui nécessite une stabilisation et une amélioration

par ajout de produits chimiques afin que nous ayons conclu que cette argile est très sensible à

l’eau.

Dans cet notre l’étude la stabilisation et l’amélioration de notre argile par l’ajout de ciment à

différents pourcentages (2, 4, 6%) en les essais Proctor modifié, essais limites d’Atterberge et

l’essai de bleu de méthylène a donné des résultats stable et la réduction de gonflement libre des

pourcentages de ciment est remarquable.

En les essais des Oedométriques on a mesure de gonflement libre, la pression gonflement et

déterminé les valeurs Cc et Cg et module d’Oedometrique (E’) et valeur de Cc/(1+e0). Notre le

résultat de l’argile utilisé dans l’étude est très compressible tous ca sons traitement. Les valeur

de Cv et K selon le méthode Taylor et Casagrande on a obtenus des valeurs de K inférieure à

10-9 donc notre argile est très imperméable.

Et une valeur conforme à la réglementation Algérienne les résultats obtenus sur l’ajout de

ciment montrent qui le traitement des sols au ciment peut constituer une solution à envisager, il

reste à calculer les coefficients oedométriques et le coefficient de perméabilité en fonction du

% de ciment.

Références bibliographiques


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V. Références bibliographiques:

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Yahia, A (1995), développement et optimisation des coulis de ciment pour le scellement des

ancrages submergés rapport préparé dans le cadre de l’examen pré doctoral ,université de

Sherbrooke , 118p.

Résumé

Résumé Dans le cadre des travaux et dans un souci dꞌévaluer les investir dans leur exploitation comme

barrière étanche en argile rouge pour la région de lꞌadrar et le ciment.

Lꞌobjectif principal de cette étude est dꞌévaluer le comportement hydromécanique du mélange

argile-ciment et de suivre la condition requise et donc le mélange suffissant idéal en termes

dꞌécoulement hydraulique et de résistance aux barrières de stockage des déchets.

Grace à plusieurs tests pour cette boue, tels que le test de compactage, le test au bleu de méthylène ,

le test des états dur, mou et liquide, ainsi que le test de gonflement et de déformation .

Grace à notre étude du mélange argile et ciment technique de remblai, nous avons pu atteindre le

mélange optimal qui convient à la perméabilité.

Les mots clée : argil- ciment- flux hydraulique- déchets- barrières de stockage- bleu de méthylène-

gonflement- deformation.

Abstract

The present work concerns a study for the valorization of a local material, namely a swelling clay

from the region of Mraghn, located north-west of Adrar. With the addition of Ouelef cement at different

percentages for use as a passive barrier in waste storage centers. A complete identification of the

physico-chemical and mechanical properties was carried out on the Adrar clay. The different results

obtained from the mechanical point of view, demonstrated the effectiveness of the cement since this

addition significantly reduces the free swelling of this clay and improves the geotechnical properties.

The permeability was calculated according to the oedometer test based to the coefficient of

consolidation by Taylor method and Casagrande method, it should be noted that the value found is less

than 10-9 m/s this value meet the Algerian regulation

Key words: Clay, waste storage center, cement, stabilization, permeability

لملخصا

لأحمر لمنطقة ا لطینامن ن ستغلالھا كحاجز محكم متكوإا في رھستثماو إلمحلیة اد المواجل تقییم امن ولعمل ر ااإطفي

لحالةاتتبع و لإسمنت و الطین امیكانیكي لخلیط رولھیدك السلواو تقییم ھسة رالده الرئیسي لھذف الھدا .لإسمنتأدرار و ا

.ت لتخزین للنفایااجز امة حوومقاولیكي رولھیدالتدفق الكافي من ناحیة المثالي الخلیط ابالتالي ولمطلوبة ا

للینة ،الصلبة ا تلحالاراختبازرق و إلأالمیثیلین ر اختباص وإلرر الاسمنت كإختباوالطین ا الھذرات ختباةإلقد قمنا بعد

لتقني تمكنا دم الراحاجز مثالي لمركز ز لاسمنت لإنجاو الطین استنا لخلیط ل درامن خلا .هلتشوخ والإنتفااكذلك ولسائلة وا

.یةذفالنایناسب ي لذا لأمثلا للخلیطل لوصوامن

-خلإنتفاا -زرقلأا لمیثیلینا -لتخزینا جزاحو -تلنفایاا -لیكيرولھیدا لتدفقا -لإسمنتا -لطینا :مفتاحیة تكلما

.هلتشوا

Comportement des Barrières ouvragées dans les centres des ...

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