ETUDE COMPARATIVE DE L’EFFICACITE DE DIFFERENTS TYPES …

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ----------------------

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ---------------------

DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX ET METALLURGIE ----------------------- Polytechnique,

Premier Partenaire des Professionnels

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Science des Matériaux

ETUDE COMPARATIVE DE L’EFFICACITE DE DIFFERENTS TYPES DE STABILISANTS UTILISES POUR

LA STABILISATION DES TERRES ARGILEUSES, EN PARTICULIER LES LATERITES

Présenté et soutenu par : RAMANANARIVO Haingolalao Anjaramalala

Membres du jury :

Président : Professeur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo. Examinateurs :

- Docteur RANDRIANA Richard, Chef de Département Génie Chimique ; - Docteur RAKOTOSAONA Rija Lalaina, Directeur de partenariat à l’Université

d’Antananarivo ; - Docteur ANDRIANAIVORAVELONA Oliva, Enseignant Chercheur à l’Ecole

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo. Rapporteur : Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely,

Responsable de la formation Doctorale du Département Science des Matériaux et Métallurgie.

28 Août 2012

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ----------------------

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ---------------------

DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX ET METALLURGIE

--------------------- Polytechnique, Premier Partenaire

des Professionnels

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du

Diplôme d’Etudes Approfondies en Science des Matériaux

ETUDE COMPARATIVE DE L’EFFICACITE DE DIFFERENTS TYPES DE STABILISANTS UTILISES

POUR LA STABILISATION DES TERRES ARGILEUSES, EN PARTICULIER LES LATERITES

Présenté et soutenu par : RAMANANARIVO Haingolalao Anjaramalala

Directeur de mémoire : Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Responsable de la formation Doctorale du Département Science des Matériaux et Métallurgie.

28 Août 2012

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DEDICACES

Je dédie ce mémoire à :

- mon défunt époux ANDRIAMAROSON Christian, que je n’oublie jamais ; - ma chère et très courageuse mère RAZAFIMAHEFA Lala Perlette, qui m’a

toujours poussée à aller de l’avant ; - mon fils bien-aimé ANDRIAMAROSON Mirado, à qui je souhaite de faire une

très brillante carrière dans le domaine du Génie Civil, où nous avions travaillé, son père et moi.

« RIEN SANS DIEU »

ii

REMERCIEMENTS

Avant d’entamer toute chose, nous tenons d’abord à rendre gloire à Dieu Tout Puissant, qui nous a apporté sa bénédiction et sa protection. Grâce à Lui, nous avons eu la vie, la force, la bonne santé et le courage de réaliser ce mémoire.

Nous exprimons aussi notre profonde reconnaissance et nos plus chauds remerciements au:

- Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui est également le Président de jury de ce mémoire; ainsi qu’aux autres membres de jury :

- Docteur RANDRIANA Nambinina Richard Fortuné, Chef de Département Génie Chimique ;

- Docteur RAKOTOSAONA Rija Lalaina, Directeur de partenariat à l’Université d’Antananarivo ;

- Docteur ANDRIANAIVORAVELONA Oliva, Enseignant Chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; qui ont sacrifié beaucoup de leur temps pour le jugement et l’évaluation de ce mémoire. Et de même au :

- Professeur RANAIVONIARIVO Velomantsoa Gabriely, Responsable de la formation Doctorale du Département Science des Matériaux et Métallurgie qui est notre rapporteur et qui nous a dirigée, conseillée et corrigée pendant l’élaboration de cet ouvrage.

Nos remerciements vont également :

- à tous nos enseignants dans le Département Science des Matériaux et Métallurgie, qui nous ont délivré des cours et ont donné les meilleurs d’eux-mêmes pour approfondir notre connaissance durant notre Année d’Etudes Approfondies ;

- à notre famille et à nos ami(e)s qui nous ont toujours soutenue moralement ;

- et enfin, à toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin pour la bonne réalisation de ce mémoire.

Merci de tout cœur

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SOMMAIRE

Dédicaces Remerciements Sommaire Liste des abréviations et des notations Liste des tableaux Liste des figures Liste des photos Liste des annexes INTRODUCTION Première partie : Les latérites et les méthodes de stabilisation Chapitre I : Les terres argileuses

Chapitre II : La stabilisation Deuxième partie : Expérimentation sur les méthodes utilisées dans la fabrication de quelques produits de stabilisation

Chapitre III : Méthodes d’analyse et caractérisation Chapitre IV : Fabrication de quelques produits stabilisants

Troisième partie : Etude comparative de l’efficacité des stabilisants Chapitre V : Comparaison des résultats expérimentaux Chapitre VI : Interprétation des résultats CONCLUSION Liste bibliographique Liste webographique Annexes Table des matières

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LISTE DES ABREVIATIONS ET DES NOTATIONS

AASHO : American Association States of Highway Official AFNOR : Agence Française de NORmalisation Af : Argile de faible plasticité Am : Argile de moyenne plasticité Ao : Argile organique At : Argile de forte plasticité C : coefficient d’absorption d’eau CON : Con-Aid CS : Composition Spécifique D et D’ : diamètre EB : composant d’un Ecobond ECO : Ecobond fmax : force de compression maximale γ : masse volumique γ d : densité sèche γ d max : densité sèche maximale γ h : poids volumique humide γ s : poids volumique spécifique h et h’: hauteur Ic : Indice de consistance IP : Indice de plasticité ISS : Ionic Soil Stabilizer Ki : Ratio silice-alumine Ki’ : Ratio silice-sesquioxyde de fer et d’aluminium LE : latérite Entière (Feuilles + Tiges) LLS : Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement LLR : Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson et son Résidu LLSA : Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement et avec de l’additif Argile LLSC : Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement + mélange à base de Chaux LLRA : Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson et son Résidu avec de l’additif Argile LLRAC : Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson et son Résidu + Argile + mélange à base de Chaux LLSAC : Latérite stabilisée avec de la Liqueur Seulement + Argile + mélange à base de Chaux LSLL : Latérite Stabilisée par le Liant Liquide LSLS : Latérite Stabilisée par le Liant Solide lv : latérite de Vontovorona M et M : masse

v

MH : masse du matériau humide (g) MS : masse du matériau sec (g) OPM : Optimum Proctor Modifié OPN : Optimum Proctor Normal p : porosité P : Poids Ps : Poids des particules solides ρ: intensité de latérisation ρA : masse volumique de l’argile ρL : masse volumique de la latérite ρC : masse volumique du ciment Rc : résistance à la compression Rc28 : résistance à la compression à 28 jours Rcis : résistance au cisaillement REV : Reverseal 16 ROA : Road Amine RHE : Rhénolite Rt : résistance à la traction rL : Retrait linéaire rV : Retrait volumique S : surface Sf : Silt de faible compressibilité Sm : Silt de moyenne compressibilité So : Silt organique St : Silt de grande compressibilité t : durée d’immersion dans l’eau TABIMA : TAila sy BIriky MAlagasy V et V’: volume Vs : Volume des particules solides W : teneur en eau WL : limite de liquidité Wopt : teneur en eau optimum (en %) WP : limite de plasticité

vi

LISTE DES TABLEAUX

Pages

- Tableau n°1 : Eléments majeurs entrant dans la composition minéralogique des latérites …………………………….………………………4 Tableau n°2 : Classification de la latérite selon Lacroix………………………………….5

- Tableau n°3 : Teneur des principaux constituants de la latérite de Vontovorona…………….………………………………………………………… ..14

- Tableau n°4 : Nature et densité des produits composant l’Ecobond…..……… 25 - Tableau n°5 : Le meilleur mélange CS………………………………………………………... 34 - Tableau n°6 : Résultats d’analyses après stabilisation de la latérite par la

Colle CS…………………………….…………………………………………………….35 - Tableau n°7 : Quantité de produits restants par étape…………………………………38 - Tableau n°8: Caractéristiques des produits finis (mélange de

10% de résidus bitumineux avec 90% de latérite)…………..……… 39 - Tableau n°9: Dénomination des latérites stabilisées…………………………………... 40 - Tableau n°10: Résultats obtenus pour la stabilisation par des liants

à base de paille de riz suivant une approche chimique………..…40 - Tableau n°11 : Composition de la paille de riz après fermentation……………..…42 - Tableau n° 12 : Quantité des composants des stabilisants pour ces deux

échantillons………………………………………………………..…………………43 - Tableau n° 13 : Résultats obtenus pour la stabilisation par des liants

à base de paille de riz suivant une approche biochimique……44 - Tableau n°14: Composition chimique de la cendre de balle de paddy………….45 - Tableau n°15 : Stabilisation par silice active avec ou sans urée……………….… 45 - Tableau n° 16 : Composition des feuilles et tiges de patate douce……………..46 - Tableau n° 17 : Dénomination des échantillons Latérite-Stabilisant………….. 48 - Tableau n° 18 : Résultats de la stabilisation par (feuilles + tiges)

de patate douce………………………………………………………………….. 48 - Tableau n° 19 : Composition de briquettes stabilisées par le ciment………... 50 - Tableau n° 20 : Résultats obtenus par la stabilisation au ciment………………… 50 - Tableau n° 21 : Résultats obtenus par la stabilisation à la chaux…………….…… 51 - Tableau n° 22 : Composition de briques stabilisées par la bouse de vache …52 - Tableau n°23: Résultats obtenus pour la stabilisation par des liants à base

de bouse de vache………………………………………………………………… 52 - Tableau n° 24 : Dénomination des briques stabilisées par géo polymérisation55 - Tableau n°25: Résultats obtenus pour la stabilisation par géo polymérisation 55 - Tableau n°26 : Différentes teneurs en stabilisants utilisés…………………………..…57 - Tableau n°27 : Proportions des sous-produits Ecobond………………………………….57

vii

- Tableau n°28 : Différents types de briquettes conçues………………………………… 57 - Tableau n°29 : Résultats obtenus pour la stabilisation des latérites par des

stabilisants routiers.……………………………………………………………… 58 - Tableau n°30 : Exemple courant de fabrication des émulsions polymères…..…59 - Tableau n°31 : Pourcentage des constituants par la stabilisation de la

latérite par le reverseal 16……………..…………………………………… 59 - Tableau n° 32 : Résultats obtenus pour la stabilisation de la latérite par

l’émulsion polymère : « reverseal 16 »……………………………. 60 - Tableau n° 33 : Dosage pondéral théorique pour la stabilisation par extrusion 62 - Tableau n°34: Dosage pondéral utilisé par le TABIMA pour la stabilisation

par extrusion…………….…………………………………………………………… 63 - Tableau n° 35 : Caractéristiques des briques extrudées……………..………………… 63 - Tableau n° 36 : Prix de la colle spécifique CS…………………………………………….… 64 - Tableau n°37: Calcul du prix d’une brique stabilisée par des résidus

bitumineux…………………………………………………………………………… 65 - Tableau n°38 : Prix des composants du mélange à base de chaux………….…… 66 - Tableau n°39 : Type d’échantillon retenu………………………………………………………68 - Tableau n°40 : Coût du stabilisant…………………………………………………………….… 68 - Tableau n°41 : Comparaison des résultats………………………………………………….. 69 - Tableau n°42 : Remarques complémentaires sur les différents stabilisants…. 70 - Tableau n°43 : Résultats obtenus après compression d’une éprouvette

stabilisée ou non…… ……………………………………………………….. 74

viii

LISTE DES FIGURES

Pages

- Figure n°1 : Courbe granulométrique de la latérite de Vontovorona………….. 15 - Figure n°2 : Diagramme de plasticité ou diagramme de Casagrande …….…. 18 - Figure n°3: Diagramme de degré de cohésion ……………………………………………. 19 - Figure n°4 : Courbe Proctor de la latérite de Vontovorona………………………….. 20 - Figure n°5 : Echelle de Terzaghi………………………………………………………………….… 21 - Figure n°6 : Courbe de porosité de la colle CS………………………………………………. 35

- Figure n°7 : Courbe de Rc28 à l’état sec de la colle CS………………………………..… 36 - Figure n°8 : Organigramme du procédé de régénération des huiles usagées.. 37 - Figure n°9 : Courbe de porosité en fonction de la nature de stabilisation……. 41 - Figure n°10 : Courbe de la résistance à la compression à 28jours en

fonction de la nature de stabilisation……………………………………… 41 - Figure n°11 : Organigramme de stabilisation de la latérite par la patate douce 47 - Figure n°12 : Courbe de la résistance à la compression à 28jours à l’état sec en

fonction de la teneur en stabilisant y=f(teneur en feuilles+tiges)de patate douce………………………………………………………………………………. 48

- Figure n°13 : Histogramme représentant la porosité de chaque échantillon…….53 - Figure n°14 : Histogramme représentant Rc28 à l’état sec et humide pour

chaque échantillon……….…………………………………………………………… 53 - Figure n°15 : Porosité du « reverseal 16 »………………….…………………………………… 60 - Figure n°16 : Résistance à la compression à 28jours du « reverseal 16 »………… 61

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LISTE DES PHOTOS

Pages

Photo n°1 : Gisement de latérite à Vontovorona………………………………………….….. 16

Photo n°2 : Les zones latéritiques de Vontovorona…………………………………….…… 17

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LISTE DES ANNEXES

Annexe 1 : Classification des sols d’après (AASHO)

Annexe 2: Définitions de l’Essai Proctor : OPN et OPM

Annexe 3 : Propriétés géotechniques de la latérite de Vontovorona

1/ Résultats sur les essais Proctor

2/ résultats sur les essais de plasticité : . limite de liquidité

. limite de plasticité

Annexe 4 : Les Entreprises de recyclage des huiles usagées à Madagascar

Annexe 5 : Liste des polymères

Annexe 6 : Processus de fabrication de brique crue : méthode artisanale

1

INTRODUCTION

La latérite est répandue dans de nombreuses régions du globe terrestre, par exemple en Australie, en Afrique, en Amérique du Sud ou en Inde.

A Madagascar, une grande partie du territoire est soumise aux phénomènes de latéritisation. C’est la latérite qui donne sa couleur au paysage malgache. Elle couvre toutes les collines des environs d’Antananarivo et domine presque toute la surface des Hauts-Plateaux.

L’idée de pouvoir faire des constructions à moindre coût, en profitant des matériaux locaux qui abondent à Madagascar, a incité les chercheurs Malgaches à exploiter et utiliser les latérites dans le domaine de la construction. Cependant, à l’état cru, elles s’avèrent comme de mauvais sols alors que leur cuisson nécessite des combustibles qui deviennent de plus en plus coûteux et qui entraînent également une grande déforestation. A cet effet, on a conclu la nécessité de les stabiliser afin qu’elles auront les qualités requises pour être utilisées comme matériaux de construction dans le domaine du Génie Civil, dans le but d’éviter la consommation en combustible et d’utiliser dans la mesure du possible les matériaux locaux.

Il existe plusieurs variantes d’agents de stabilisation, produits locaux ou importés. Notre étude consiste à comparer ces différents stabilisants dans le but de déterminer leur efficacité et d’obtenir de meilleurs résultats. Des recherches ont déjà été effectuées par des chercheurs Malgaches, en particulier sur la stabilisation de la latérite de Vontovorona. Pour cela, nous avons entamé des recherches bibliographiques pour la synthèse de leur travail. D’où l’intitulé de notre mémoire : « Etude comparative de l’efficacité de différents types de stabilisants utilisés pour la stabilisation des terres argileuses, en particulier les latérites ». Nous avons complété ces recherches bibliographiques par quelques recherches webographiques avant d’entamer des comparaisons et de tirer des conclusions.

Pour ce faire, notre travail a été divisé en trois grandes parties. Nous allons en premier lieu, parler des terres argileuses et de la stabilisation en général. En second lieu, nous entrerons dans l’étude des différents types de stabilisants et en dernier lieu, nous ferons des études comparatives sur l’efficacité de ces différents stabilisants sur la latérite.

PREMIERE PARTIE :

LES LATERITES ET LES METHODES DE

STABILISATION

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CHAPITRE I : Les terres argileuses

I/ Généralités [1]

La terre est composée par des matières organiques et des constituants minéraux. Selon leur degré d’altération, on distingue deux groupes de constituants minéraux:

1/ Les minéraux inaltérés ou incomplètement altérés qui présentent une composition identique à la roche mère dont ils sont issus. Ce sont des constituants inertes. Les cailloux, les graviers, les sables, et les silts se trouvent dans ce groupe ;

2/Les minéraux altérés qui résultent d’une décomposition chimique des minéraux de la roche mère. Ce sont des constituants actifs. Ils sont caractérisés par une forte réduction de leur taille, c’est l’argile ou les terres argileuses.

Les groupes les plus fréquemment rencontrés dans les terres argileuses et les argiles naturelles sont : le groupe de la kaolinite, le groupe de la montmorillonite et le groupe des illites [2].

La kaolinite : c’est une argile dont le feuillet comporte deux couches : l’une silice et l’autre alumine. L’espacement des feuillets et de 7Å et ne pose pas de problème de gonflement.

La montmorillonite (ou smectite) : c’est une argile dont le feuillet comporte trois couches : une couche d’alumine entre deux silices. Elle est extrêmement gonflante car l’espacement de ses feuillets est de 14Å et celles mal cristallisées (ou inter stratifiées à 12Å) sont très instables et également gonflantes.

L’illite : le feuillet d’illite comporte trois couches comme celui de la montmorillonite mais la différence vient de ce que dans l’illite, la liaison entre deux feuillets voisins est assurée par des ions potassium. L’espacement des feuillets est de 10Å et ne pose pas de problème de gonflement.

Il existe plusieurs types d’argile suivant sa couleur. Citons en exemple l’argile verdâtre et l’argile grisâtre :

. Argile verdâtre : 55% kaolinite bien cristallisée ; 20% illites ; 25% smectites mal cristallisées.

. Argile grisâtre : 90% smectites ; 10% illites.

Par contre, les latérites sont des sols argileux [3]. Leurs structures sont définies comme suit:

- structure primaire : .les oxydes de fer Fe2O3 et FeO et les hydroxydes de fer Fe2O3,H2O ou 2FeO2H ;

3

- structure secondaire : l’argile ; - structure tertiaire : la magnétite Fe3O4 ; - structure quaternaire : le quartz (SiO2).

Les latérites courantes renferment comme composants argileux principaux les kaolinites ( Al2O3, SiO2,2H2O).

Ce sont, en général, des sols de couleur rouge ; coloration due aux oxydes et hydroxydes de fer.

II/ Les latérites

1/ Définitions Le mot « latérite » est tiré du latin « later » qui signifie brique. D’après

Dreyfus, les premières « latérites » étaient décrites par le géologue Buchanan en 1807, il désigna ainsi un matériau ferrugineux utilisé dans la construction [4].

D’après Autret P., beaucoup d’ingénieurs se sont réunis pour définir les « latérites » comme suit : matériaux de structure vacuolaire, très souvent nuancés et de couleur variant du jaune au rouge plus ou moins foncée et même noire, constitués d’une croûte de plus ou moins grande résistance en mélange avec une fraction argileuse [5].

Mukerji, a défini que les latérites sont des mélanges très variables d’oxydes de fer et d’aluminium, ainsi que du quartz et d’autres minéraux. On les trouve abondamment, dans la ceinture tropicale et subtropicale, généralement juste en dessous de la surface des immenses plaines ou clairières, dans des régions subissant une précipitation importante [3].

2/Formation [3]

La formation des latérites est spécifique aux régions tropicales chaudes et humides. Il s’agit d’une altération de la roche mère dont la caractéristique essentielle réside dans la mise en solution puis le départ de la silice par le phénomène de lessivage accompagné d’un enrichissement en fer et en alumine sous forme de sesquioxyde Fe2O3, Al2O3.

3/L’induration [3]

L’induration c’est le durcissement rapide important des sols latéritiques exposés à l’air. L’induration de la latérite semble être liée à :

un arrangement plus ou moins continu des matériaux constitutifs, ce qui implique une certaine migration ;

son état de cristallisation.

4

Le degré d’induration est fonction du mode d’immobilisation des sesquioxydes : se fait par précipitation, concentration sous l’action de la dissociation.

L’induration est presque immédiate, sans que l’on observe un stade de dessiccation.

4/Les minéraux constitutifs [5]

Un trait distinctif des latérites et des sols latéritiques est leur haute teneur en sesquioxydes de fer et/ou d’aluminium présents sous différentes formes (Tableau 1) comparativement aux autres constituants chimiques. Ils renferment également des composants argileux, principalement la kaolinite.

Ce sont les éléments majeurs résultants de la destruction chimique d’origine climatique des minéraux primaires instables : quartz, mica (muscovite), feldspath (microcline), hornblende et des minéraux argileux (kaolinite) et dans des moindres proportions de mica séricite et illite. Ce phénomène est encore appelé « processus de latéritisation ». Quant aux bases (alcalis et terres alcalines), elles sont pratiquement absentes dans les régions latéritiques, excepté dans certaines couches ferrugineuses alluvionnaires. Les matières organiques et le carbonate de calcium sont peu abondants ou même inexistants (moins de 2% de matières organiques). Tableau n°1 : Eléments majeurs entrants dans la composition minéralogique des latérites

Eléments Oxydes et hydroxydes de fer

Oxydes et hydroxydes d’aluminium

Minéraux argileux

Minéraux siliceux

Communs

. Goethite FeO(OH) .Limonite FeO(OH),nH2O

(n =1 à 3) . Hématite Fe2O3

. Gibbsite Al (OH)3 . Boehmite AlO(OH)

(plus rare)

. Kaolinite . Halloysite (plus rare)

Quartz (SiO2)

Rares . Magnétite Fe3O4

. Ilménite FeTiO3 . Corindon Al2O3

. Diaspore . Illite .Montmorillonite

Une partie de l’alumine existe aussi sous forme combinée à la silice dans la

kaolinite (Si2O5Al2(OH)4 pour la demi-maille) et le manganèse apparaît sous forme d’oxyde en faible quantité. 5/ Intensité de latérisation [6]

Elle est évaluée par la valeur du rapport moléculaire donnée par la formule suivante :

5

ρ= % ₂ ( é )% ₂ ₃ ( é )

× 1,7

On a :

ρ = 2 pour les kaolins et les argiles kaoliniques ; 1< ρ < 2 pour les argiles latéritiques ; ρ < 1 pour les latérites vraies.

6/ Classification des latérites [3]

6.1/ Classification de LACROIX

C’est une classification basée sur la teneur en matériaux latéritiques proposée par LACROIX en 1923.

Tableau n°2 : Classification des latérites selon LACROIX

Classes Teneur en minéraux latéritiques (oxydes, hydroxydes et kaolinites)

Latérites vraies 100% à 90% Latérites argileuses 90% à 50%

Kaolinites et argiles latéritiques 50% à 10% Kaolinites et argiles Inférieure à 10%

6.2/ Classification pédologique

Les latérites (ou sols latéritiques) sont abondantes à Madagascar et recouvrent la plus grande partie du socle cristallin. Elles sont classées en plusieurs types tels que :

les ferrisols : caractérisés par une prédominance d’argile kaolinique et quelquefois gibbsite en présence de gels amorphes de silice et d’alumine. On peut trouver de la goethite et de l’halloysite sur les sites volcaniques en quantité variable ;

les sols ferralitiques : riches en matières organiques avec une forte représentativité des gibbsites et de l’halloysite ;

les sols tropicaux ferrugineux : riches en kaolinite et ne contiennent ni de gibbsite, ni d’halloysite, ni d’allophane. Les matières organiques sont très rares.

6.3/ Classification de MARTIN et DOYEN

En 1930, cette classification est basée sur le ratio silice-alumine Ki et plus tard le ratio silice-sesquioxyde de fer et d’aluminium Ki’, pour classer les sols latéritiques et non latéritiques. On a :

6

퐾푖′ = ₂

₂ ₃ ₂ ₃

Si :

Ki’ < 1,33 : Latérite vraie ; 1,33 < Ki’ < 2 : Roche latéritique ; 2 < Ki’ : Minéraux non latéritique.

6.4/ Remarques

En 1927, G. Pédro introduisit le rapport SiO2 / Al2O3

→ Si SiO2 / Al2O3 < 2 ; on a des sols latéritiques ou des latérites composées de kaolin et d’alumine.

Si le sol contient du Fe2O3 mais sans alumine, il est appelé un sol ferrugineux.

Si on se base sur le degré de latéritisation : o les latérites vraies sont celles qui comportent un horizon

cuirassé ; o les argiles latéritiques son celles qui comportent un horizon

non cuirassé ; o une latérite est dite secondaire si elle se forme à partir de

débris d’autres cuirasses détruites par de processus mécanique ou physico-chimique mais une latérite première provient d’altération de roche mère et sans ce processus ;

o si une cuirasse ne contient pas d’alumine, elle n’est pas une latérite mais une simple cuirasse ferrugineuse.

7

CHAPITRE II : La stabilisation

I/ Les mécanismes de stabilisation [2] et [7]

1/ Définition de la stabilisation

La stabilisation de la terre veut dire modification des propriétés d’un système « terre-eau-air » pour obtenir des propriétés permanentes compatibles avec une application déterminée.

En d’autres termes, c’est leur donner des propriétés irréversibles faces aux contraintes physiques.

La technique de stabilisation intervient sur deux caractéristiques de la terre : texture et structure. On peut, pour améliorer ces deux caractéristiques:

- réduire les volumes des vides entre les particules : c'est agir sur la porosité ;

- colmater les vides qui ne peuvent pas être supprimés : c’est agir sur la perméabilité ;

- améliorer les liens entre les particules : c’est agir sur la résistance mécanique.

2/ Objectif de la stabilisation

La stabilisation a pour but : - d’obtenir de meilleures caractéristiques mécaniques en augmentant la

résistance à la compression sèche et humide et la résistance à la traction et au cisaillement ;

- d’obtenir également une meilleure cohésion ; - de réduire la porosité et les variations de volume qui entraînent le

gonflement et le retrait à l’eau ; - d’améliorer la résistance à l’érosion, au vent et à la pluie à l’abrasion

de surface et imperméabiliser cette surface.

3/ Types de stabilisation

Il existe trois types de stabilisation des latérites qui peuvent être appliqués seuls ou en général couplés :

3.1/ Stabilisation physique :

Les propriétés d’une terre peuvent être modifiées en intervenant sur la texture : mélange contrôlé de fractions ou grains différents. La stabilisation physique s’obtient par traitement thermique, par déshydratation et par

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traitement électrique qui favorise un drainage de la terre lui conférant de nouvelles qualités structurales.

3.2/ Stabilisation chimique :

Le principe est d’additionner d’autres matériaux ou d’autres produits chimiques dans la terre pour en modifier sa propriété. Il existe une réaction physico-chimique entre les constituants actifs de la terre et les matériaux. Cela entraîne la formation de nouvelles phases au sein de la texture de la terre enrobée au maximum de grains d’inertes. Exemple : en utilisant la chaux, le ciment ou le sel.

3.3/ Stabilisation mécanique :

Le principe de la stabilisation mécanique est de modifier les propriétés de la terre en intervenant sur sa structure c'est-à-dire qu’on modifie la densité, la compressibilité, la perméabilité et la porosité. On peut citer les actions suivantes : compactage, substitution, pré-humidification, ou contrôle de la variation de la teneur en eau.

Les propriétés d’un sol peuvent également être modifiées par l’ajout de certains additifs comme les hydrophobants. Ce sont des produits dérivés amines des composés cationiques (ex : les polyesters, les sikalites comme le Néantol,…). Les caractéristiques des hydrophobants permettent les variations de la teneur en eau quelles que soient les conditions extérieures. L’absorption d’un produit hydrophobant se traduit par deux effets :

- diminution momentanée ou définitive de l’affinité du sol pour l’eau, qui a pour conséquence d’accroître la résistance mécanique du sol et la réduction du gonflement ;

- diminution de la structure microscopique du sol.

Les produits hydrophobants permettent donc à la fois d’imperméabiliser (entourer les grains de terre d’un film imperméable et boucher les pores et canaux) et d’hydrofuger (éliminer au maximum l’absorption et l’adsorption d’eau) le sol.

4/ Principe de la stabilisation

Le principe de la stabilisation est de densifier, armer, enchaîner, lier, imperméabiliser, ou hydrofuger les latérites afin qu’elles possèdent les caractères nécessaires pour leur façonnage (résistance, dureté, pérennité) que ça soit dans le domaine de la construction ou dans d’autres domaines.

9

4.1/ Densifier Pour densifier la terre, on a deux façons différentes : la première

consiste à manipuler mécaniquement le sol pour évacuer le maximum d’air en pétrissant et en comprimant la terre et la seconde permet l’introduction d’autres grains pour combler le maximum de vide.

4.2/ Armer

Le but est d’introduire une armature généralement constituée de fibres d’origine végétale (paille), animale (poils, bouse), minérale ou synthétique (fibres) dans la latérite pour créer un réseau de fibres omnidirectionnelles. Ce dernier améliore la résistance à la traction et au cisaillement de la terre et contribue aussi à réduire le retrait.

4.3/ Enchaîner C’est l’introduction d’une matrice tridimensionnelle inerte et

résistante qui va s’opposer à tout mouvement du sol. Il s’agit d’un mouvement de consolidation par cimentation qui résulte du remplissage des vides par un liant insoluble capable d’enrober les particules dans la latérite.

4.4/ Lier

Pour ce faire, il y a deux mécanismes : - une matrice inerte formée par les argiles. On utilise les charges

négatives et positives des plaquettes argileuses ou leur composition chimique pour les lier entre elles par l’intermédiaire d’un stabilisant, celui-ci jouant le rôle de catalyseur de cette liaison ;

- une matrice inerte est formée avec les argiles : un stabilisant qui réagit avec l’argile et forme un nouveau matériau insoluble et inerte par précipitation ; c’est une réaction pouzzolanique obtenue avec la chaux. Cette réaction est lente et essentiellement dépendante de la qualité et de la quantité de l’argile.

4.5/ Imperméabiliser

C’est la réduction de l’eau de gonflement par retrait pendant le cycle répété moulage-séchage. L’imperméabilisation s’effectue par deux moyens :

- remplissage d’une manière sensible à l’eau de tous les vides (ou les pores) et les fissures ;

- une matière est dispersée dans la terre qui au moindre contact avec l’eau va gonfler et obstruer les accès aux pores.

10

4.6/ Hydrofuger On modifie l’état de l’eau interstitielle et on réduit la sensibilité des

plaquettes d’argiles à l’eau. Ce moyen qui fait intervenir des produits chimiques (résine ou acide aminé quartenaire, chlorure de sodium) et l’échange ionique contribue à l’élimination au maximum de l’absorption et l’adsorption de l’eau.

5/Types de stabilisants

En général, les stabilisants sont des liants qui permettent une amélioration

des performances physiques et mécaniques d’un matériau donné. Ils sont classés en deux catégories : les stabilisants minéraux et les stabilisants organiques.

5.1/ Les stabilisants minéraux

Ce sont des poudres de matériaux minéraux finement broyés, qui sont mélangés avec de l’eau, forment une pâte plastique qui fait prise et durcit.

Parmi les principaux liants minéraux, les plus répandus sont les ciments, les chaux, et les pouzzolanes. Mais plus tard, on peut aussi parler des silicates solubles et des ciments géo polymères. L’ajout de ces liants permet l’obtention de matériaux ayant une sensibilité à l’eau réduite et ainsi que des caractéristiques mécaniques améliorées.

5.2/ Les stabilisants organiques

Ce sont des produits chimiques d’origine organique ayant des caractères susceptibles de modifier ou d’agir sur celles du matériau à stabiliser.

Ils sont souvent des liants hydrocarbonés ou des produits chimiques naturels ou artificiels d’origine susceptible d’agir sur la structure ou les propriétés hydrophiles du matériau à stabiliser. (Exemple : les bitumes pour revêtement de chaussées). Il existe aussi des stabilisants organiques d’origine sud africaine (exemple : Ecobond Soil Stabilizer) ou américaine (exemple : la Rhénolite) ou asiatique (exemple : le Reverseal). Leur principe est toujours d’imperméabiliser le matériau et de détruire les propriétés hydrophiles des argiles.

6/ Paramètres de stabilisation

Il faut entre autre connaître les paramètres suivants pour stabiliser la terre : - les propriétés de la terre à stabiliser ; - les améliorations souhaitées ; - l’économie du projet (coût et délai de réalisation) ; - les systèmes constructifs.

11

L’amélioration des propriétés de la terre par stabilisation aura un succès si le procédé employé est compatible avec les impératifs du programme c’est-à-dire le délai et le coût de réalisation.

II/ Le choix de terre à stabiliser :

1/ Les sols argileux [8] Les terres ne peuvent pas être toutes stabilisées. Toutefois, les terres qui ne

conviennent pas directement peuvent être corrigées : - les terres trop argileuses sont additionnées de sable ; - on ajoute de l’argile naturelle aux terres dont la fraction argileuse est

insuffisante.

Notre choix se porte sur le sol argileux. C’est un sol dont le comportement mécanique est essentiellement caractérisé par l’affinité pour les liquides polaires (dont l’eau), la prépondérance des forces de surface vis-à-vis des forces de volume et la possibilité des propriétés physico-chimiques de ses particules. Ces propriétés sont des substitutions ioniques. Le comportement des sols argileux dépend de nombreux facteurs parmi lesquelles la minéralogie des argiles et la nature des cations compensateurs jouent un rôle important.

Ci-après, nous citons ces paramètres physico-chimiques et mécaniques :

2/ Paramètres physico-chimiques [9]

2.1/ Nature minéralogique

Les particules d’argile, à l’exception des allophanes (amorphes) et sans doute des attapulgites (structure en chaines) sont constituées de feuillets. Chaque feuillet résulte de l’empilement de couches de silice et d’alumine.

La silice cristallise sous forme de tétraèdres qui se lient les uns aux autres de manière à former des couches à peu près planes. L’alumine cristallise sous forme d’octaèdres qui forment également des couches planes

L’existence de déséquilibres électriques (dus à des substitutions d’ions de charges différentes à l’intérieur des particules), entraîne l’apparition de charges électriques à leur surface. Cela se traduit, en présence d’eau et d’ions (anions, cations), par la naissance de forces d’attraction et de répulsion entre une particule et son environnement. Ces forces conditionnent l’arrangement géométrique des particules (texture) et par conséquent le comportement mécanique du matériau argileux.

12

2.2/ Géométrie

La géométrie (forme et dimensions) des particules a une très grande influence sur le comportement des argiles. Il apparaît très intéressant de faire une mesure de la surface spécifique qui est au moins, aussi fidèle que la mesure de la dimension.

2.3/ Hydratation

Les molécules d’eau sont polaires : la charge positive du dipôle de ces

molécules est attirée par les charges superficielles négatives des particules d’argile. Une première couche mono-moléculaire d’eau est ainsi fixée sur leur surface. Les extrémités négatives des molécules d’eau de cette première couche peuvent, à leur tour, attirer une seconde couche de molécule d’eau orientée, et ainsi de suite.

2.4/ Ions et électrolyte

Les particules d’argile sont entourées par de l’eau dans laquelle sont

dissouts un certain nombre de sels. Ces sels se dissocient en ions qui suivant leur charge électrique vont être attirés sur les bords positifs ou sur les faces négatives des particules, et modifier par leur présence et leur concentration les propriétés des matériaux argileux.

Les cations jouent un rôle beaucoup plus important que les anions car les particules sont surtout chargées négativement. Ils peuvent être remplacés par d’autres cations qui proviennent de la solution électrolytique dans laquelle baignent les particules : ce phénomène de substitution est mesuré pour un sol argileux par sa capacité d’échange de cations (mesurée en milliéquivalents pour 100g de sol sec à pH = 7)

Les cations les plus fréquemment rencontrés dans les argiles naturelles sont les suivants : Ca++, Mg+, H+, K+, NH+, Na+.

En résumé, la présence de cations et leur échange modifie le

développement de la double couche, modifie la texture de l’argile, conditionne l’équilibre « eau-particules » et par conséquent, détermine le comportement mécanique du matériau.

2.5/ Limites et indices d’état

Les valeurs des limites et indices sont directement fonction de tous les paramètres physico-chimiques. De faibles traces de certains minéraux (tels

13

que la montmorillonite) modifient fortement les valeurs de la limite de liquidité (Wl) des autres minéraux.

3/ Paramètres mécaniques [5]

Le comportement mécanique des matériaux argileux se traduit par trois sortes de phénomènes :

- résistance mécanique au cisaillement sans variation sensible de volume ;

- phénomènes liés à des variations de volume compressibilité, consolidation, retrait et gonflement ;

- perméabilité. 4/ Remarque [5]

La résistance au cisaillement d’un sol argileux est théoriquement la superposition de trois composantes :

- la cohésion, fonction des forces inter-particulaires ; - le frottement interne, fonction de la taille et de la forme des particules

ainsi que de la structure initiale du matériau ; - la dilatance ou changement de volume en début de glissement dans le

plan de cisaillement.

Comme conclusion, on peut dire que la structure, la nature minéralogique des argiles et la nature des compensateurs jouent un rôle important sur le comportement argileux.

L’introduction de stabilisants chimiques ou minéraux va introduire de molécules à charge positive plus puissante que l’eau pour que ces molécules viennent se coller autour de l’argile, pour former avec elle une liaison intime et repousser l’eau en dehors de la zone « d’eau adsorbée » ou d’assurer la bonne cohésion du sol. 5/ Choix particulier de la latérite de Vontovorona : [tous les chercheurs ont fait ce

choix]

Le sol argileux qui convient le mieux est celui dont la granulométrie est inscrite dans le fuseau des terres à être stabilisées. Le choix d’une bonne terre demeure le gage d’une économie de produit. Le but, c’est de ramener la granulométrie de la terre dans le fuseau des terres aptes à stabiliser, c'est-à-dire, il faut passer aux études sédimentométriques.

Une étude sédimentométrique comprend :

14

- une courbe limite idéale : terre trop argileuse + sable + argile naturel ; - et une courbe idéale.

C’est à l’intérieur de ce fuseau que la terre est apte à être stabilisée et on emploie des tamis de différentes ouvertures pour cette étude.

Nous prenons particulièrement la latérite de Vontovorona, dont la courbe

granulométrique rentre bien à l’intérieur du fuseau de terre apte à être stabilisée et dont les études géotechniques en vue de sa stabilisation ont déjà été effectuées par beaucoup de chercheurs.

Ci-après nous donnons les propriétés géotechniques de la latérite de

Vontovorona [10]:

Analyse minéralogique D’après l’étude faite par un enseignant chercheur Malgache, sur

l’identification de la latérite de Vontovorona, voici le tableau résumant sa composition minéralogique en % pondéral :

Tableau n°3: Teneur des principaux constituants de la latérite de Vontovorona

Eléments minéraux Kaolinite Gibbsite Quartz

Oxyde et hydroxydes

de fer

Oxyde de titane Illite

% pondéral 35,7 22,2 2 29,17

Teneur notable

sous différentes

forme

trace

D’autres formes d’oxyde de fer sont présentes dans le gisement, à

savoir la maghémite et la goethite.

La granulométrie:

L’analyse granulométrique de la latérite de Vontovorona a été faite après avoir séché à l’étuve la latérite pour faciliter le tamisage et enlever les grains grossiers. Le résultat présente une granulométrie fine et serrée. Près de 46% des éléments sont moins de 80µ et les éléments grossiers sont de très faibles quantités.

15

Légendes

Fuseau limitant la stabilisation Courbe idéale de béton de terre stabilisée

Courbe granulométrique de la latérite de Vontovorona

Figure n° 1 : Courbe granulométrique de la latérite de Vontovorona

16

Photo n° 1 : Gisement de latérite à Vontovorona

17

X= 191.500

Latérite de Vontovorona de coordonnées Laborde Y= 504.500

Photo n° 2 : Zone latéritique de Vontovorona

18

La plasticité : Le résultat des essais sur les limites d’Atterberg de la latérite de

Vontovorona est donné comme suit :

Wl = 35,95 et Wp = 24,35 et on peut tirer que Ip = 11,6 et Ic = 1,83

Ces valeurs sont obtenues d’après des essais en laboratoire effectués par d’autres chercheurs. Suite à la classification géotechnique donnée par la figure ci-après, cette latérite est classée parmi la catégorie d’argile de faible plasticité (Af) [Annexe 2]

Figure n°2 : Diagramme de plasticité ou diagramme de Casagrande

(C) (B) (A)

50 INDICE 40 Am At DE 30 PLASTI- 20 lv Ao CITE ( Ip) 10 Af So St Sf Sm 0 20 40 60 80 LIMITE DE LIQUIDITE (Wl)

lv : latérite de Vontovorona

Les droites (A) d’équation Ip = 0,73 (Wl – 20) (B) vertical à 50% définissent six (C) verticale à 30% domaines qui sont :

o les argiles au-dessus de (A) .( At ) de forte plasticité ; .(Am) de moyenne plasticité ; .(Af) de faible plasticité.

o les silts au-dessous de (A).(St) de grande compressibilité ; .(Sm) de moyenne compressibilité ; .(Sf) de faible compressibilité.

Remarques : . Ao : Les Argiles organiques se situent dans St ;

et . So : Les Silts organiques se situent dans Sm.

19

La cohésion La cohésion d’une terre dépend de la teneur en eau, de sa plasticité et

de la dimension des grains. Elle est grande pour une teneur en eau inférieure à Wp avec la finesse de grains. La viscosité du liant ou de l’eau de gâchage intervient aussi sur la cohésion.

Figure n°3: Diagramme de degré de cohésion

50 INDICE 40 TRES FORTEMENT COHESIF DE 30 FORTEMENT COHESIF PLASTI- 20 lv CITE(Ip) 10 MOYENNEMENT COHESIF 0 20 40 60 80 LIMITE DE LIQUIDITE (Wl)


D’après ce diagramme ; on a pu constater que la latérite de Vontovorona est moyennement cohésif.

La compressibilité ou essai Proctor

But : c’est déterminer la teneur en eau optimale d’un sol qui permet le meilleur compactage de ce dernier pour une dépense d’énergie donnée.

Principe : préparer cinq à six échantillons de teneur en eau différente l’une de l’autre. Chaque échantillon est ensuite compacté avec une énergie donnée dans une moule et on détermine sa densité sèche γd

On distingue deux types d’essai Proctor qui se différencient par leur énergie de compactage (détails en annexe 2) : l’essai Proctor Normal (OPN) qui est utilisé pour les travaux hydrauliques (barrage…) et l’essai Proctor Modifié (OPM) qui est utilisé pour les travaux types routiers.

On a les valeurs : γd = f(W) déterminées ci-après (fig.4). Cette courbe indique que la latérite possède une proportion élevée en grains fins et sa teneur en eau nous donne une idée sur la possibilité de stabilisation, c'est-à-dire une terre acceptable pour une stabilisation quelconque.

20

Figure n°4 : Courbe Proctor de la latérite de Vontovorona γd 1,8

1,2

0,6

0 5 10 15 20 25 W[%] On trouve Wopt = 20,35% et γd

max = 1,75 T/m3

Poids volumique:

- poids volumique spécifique : c’est une caractéristique invariable du sol

et c’est égal au rapport du poids Ps des particules solides au volume Vs occupé par ces particules.

γs = Ps/Vs

Le poids volumique spécifique (γs) de la latérite de Vontovorona est égal à 2,8 T/m3.

- poids volumique humide : c’est le rapport du poids total P de ce sol au

volume total V occupé par ce sol.

γh = P/V C’est également le poids d’une unité de volume du sol étudié.

Le poids volumique (γh) de la latérite de Vontovorona est égal à 1,675 T/m3.

Classification :

- Pour La latérite de Vontovorona , on a trouvé Ki’= 0,65 < 1,33 donc , elle est classée parmi les vraies latérites .

- Du fait que Ic = 1,83 et d’après l’échelle de consistance de Terzaghi, on vérifie que cette latérite est un sol dur. (fig.5).

21

Figure n°5 : Echelle de Terzaghi

0 0,25 0,50 0,75 1 lv (Ic) x Liquide Pâteux Mou Ferme Très Dur ou très mou ferme


Donc, on peut conclure que la latérite de Vontovorona est principalement constituée de Kaolinite (35,7%), d’oxydes et hydroxydes de fer (29,17%) . C’est de la latérite vraie, ferme et on peut la classer dans la catégorie d’argile de faible plasticité, moyennement cohésive. D’après ces caractéristiques, tous les chercheurs ont choisi cette latérite pour leurs études.

III/ Les différents types de stabilisants

Plusieurs produits stabilisants, naturels ou synthétiques, ont été inventoriés.

1/ Les produits stabilisants les plus courants

- le ciment [11] : c’est un mélange à base d’argile et de calcaire obtenu après cuisson à plus de 1400°C. Il est efficace surtout avec le sol très sableux. Il ne se mélange pas facilement à la terre. On malaxe bien à sec le mélange terre-ciment avant d’ajouter d’eau. Il a les propriétés suivantes : augmenter la résistance, diminuer la plasticité, réduire le potentiel de variation de volume et augmenter la limite de retrait ;

- la chaux vive (CaO) ou chaux éteinte (Ca(OH)2) [12] est l’une des

meilleurs stabilisants de l’argile. En réagissant avec l’argile, elle forme un liant. C’est un produit de calcination ( à moins de 900°C) de pierres à base d’oxyde de calcium. La chaux vive absorbe immédiatement l’eau et facilite le séchage rapide du produit stabilisé. Elle possède les propriétés ci-après : diminuer la plasticité, la densité sèche et la pression de gonflement ; augmenter la résistance et la teneur en eau optimum et peut être utilisé avec un faible dosage ;

- le bitume [13] : c’est un produit de distillation du pétrole brut. La

stabilisation au bitume donne de bons résultats à la compression. C’est

22

également un produit apte à s’adapter aux éventuels mouvements de terrains ultérieurs ;

- le plâtre [12] : c’est un produit obtenu par l’anhydride des gypses

c'est-à-dire acide obtenu par la combinaison du gypse avec de l’eau ;

- les silicates [12] : ce sont des ciments épurés et ils peuvent donc être utilisés à de faibles doses.

Il en existe beaucoup d’autres selon son utilisation ou son origine dont voici quelques-uns :

2/ les produits stabilisants utilisés comme produits hydrofuges [12]

- les huiles végétales [12] : ce sont des substances grasses, liquides, insolubles dans l’eau, d’origine végétale. Elles sont été utilisées comme produit hydrofuge. Elles n’augmentent pas la cohésion mais accroît vraisemblablement la résistance du sol humide. Exemples :

. l’huile de coco ;

. l’huile de lin ;

. l’huile de ricin ;

. l’huile de coton. - les acides : Nom générique des corps capables de donner des protons,

notamment, ceux dont la solution dans l’eau fournit des ions H3O+ et qui agissent sur les bases et les métaux en formant des sels ;

- les résines : elles sont extraites de la sève des arbres et peuvent être

de très bons produits hydrofuges, mais n’ajouteront sans doute pas grand-chose à la résistance du sol sec (ex : la résine hydrophobe naturelle : NSP 252) ;

- les sels : substance cristallisée, friable, soluble dans l’eau, composée

pour l’essentiel de chlorure de sodium et employée pour l’assaisonnement ou la conservation des aliments. Ils ont les propriétés suivantes : augmenter la concentration ionique de l’eau libre et réduire le phénomène d’échange ionique.

3/ les stabilisants commerciaux

- le latorex [12] : mélange de latérite et de chaux traité sous autoclave vers 100°C ;

23

- l’asphalte : [12] c’est du calcaire imprégné de bitume. L’asphalte naturel est trop visqueux pour que l’on puisse l’ajouter à la terre sans la chauffer. Aussi, on le mélange souvent à des produits destinés à le rendre plus fluide et plus facile à utiliser. Si ce produit est de l’eau, on a une émulsion d’asphalte. Pour cela son utilisation est limitée aux sols qui sont mélangés avec beaucoup d’eau. Il est très difficile d’utiliser l’asphalte si le sol contient beaucoup d’argile car celle-ci est trop absorbante ;

- la bentonite : [12] au contact avec la latérite, l’eau va s’évaporer et la

bentonite va obturer les pores. C’est un produit hydrophobant.

- la sikalite (ex : le Néantol) [14] qui est un produit hydrophobant c'est-à-dire augmente l’étanchéité des matériaux stabilisés.

4/ les stabilisants non conventionnels

- polymérisation de matrice argileuse [15] : la stabilisation est obtenue par un polymère minéral qui joue le rôle d’activateur. Ce produit transforme la matrice argileuse contenue dans la kaolinite en un composé tridimensionnel ayant une résistance mécanique élevée et beaucoup plus stable à l’eau ;

- la silice active [16] :Oxyde de silicium. Elle peut être obtenue dans la

cendre de balle de paddy qui est celle- là même obtenue après broyage de grains de riz non décortiqués. Mais on peut également trouver plusieurs variétés naturelles : le quartz, la calcédoine, l’opale. Il existe sous deux états différents. Etat anhydre : SiO2 (cristallisé ou amorphe), et état hydraté : (SiO2)n,nH2O avec n variable (entre 3 et 4). Le silice s’applique à des solides naturels, synthétiques dont l’unité est le tétraèdre SiO4. C’est l’organisation spatiale de ces tétraèdres qui va définir la structure amorphe ou cristalline des composés. La silice active est l’élément essentiel utilisé pour fabriquer des briques.

5/ les stabilisants utilisés comme armatures

- la paille de riz [17] et [18]: La paille de riz, c’est la partie de la tige coupée, débarrassée des grains, lors de la moisson. On l’utilise souvent dans la stabilisation des briques d’adobe. Après l’avoir collectée dans la rizière, elle doit être lavée, découpée en petit morceau de 1cm puis séchée à l’étuve pendant 3 heures à 105+ 2°C.A la sortie de l’étuve, elle est broyée en poudre fine puis passée au tamis de 1mm d’ouverture. C’est cette poudre qui va servir de substrat

24

principal au cours de la fermentation. Les fibres cellulosiques de la paille de riz se trouvent en majorité dans sa liqueur de cuisson ; c’est un agent de renforcement et d’armatures, responsable du mécanisme de prise de la latérite. Donc c’est un bon liant pour la latérite ;

- la cendre de bois [12]: c’est le résidu pulvérulent produit par la

combustion du bois ;

- sisal : [12] plante originaire du Mexique dont les feuilles ont des fibres qu’on utilise pour faire des sacs, des cordes. C’est l’extrait concentré de jus de sisal qui est utilisé comme stabilisant ;

- feuilles de patate douce La patate douce est une plante cultivée dans les régions chaudes [19] pour ses tubercules comestibles.

- tiges de patate douce On utilise ses feuilles et ses tiges en stabilisation car c’est une plante très plastique du point de vue écologique ;

- les gravillons : [14] ils sont utilisés pour la stabilisation des murs ou clôtures anciens, additionnés de quelques additifs (œufs et bouse de vache).

6/ les stabilisants chimiques

Les stabilisants chimiques ont été introduits à Madagascar pour la stabilisation dans la construction routière. Nous n’avons pu trouver que ces quelques renseignements les concernant dans les sites web, dans des ouvrages ou livres de mémoire. Citons en exemple les suivants :

- CONAIDCBR+[20] : C’est un liquide à base aqueuse. Ce produit est vendu sous forme de liquide de couleur brun. Il est très concentré et visqueux. Il a été déjà appliqué à Madagascar en 2002-2003 à Ambohimanambola. Le dosage moyen recommandé dans le domaine de la construction routière est comprise entre 0,025 l/m² à 0,030 l/m² avec une épaisseur de 15cm de la plateforme ;

Conditions d’utilisation :

o Sol dont l’indice de plasticité est inférieur ou égal à 20 ; o Une trop grande proportion de fines, de l’ordre de 70%,

ralentit l’action du produit.

25

- ROAD AMINE[14] : C’est un produit ionisant. Il s’agit d’un liquide rosâtre très visqueux utilisé pour la stabilisation des routes en terre. Il est d’origine Sud Africaine ; Conditions d’utilisation :

o Sol dont l’indice de plasticité est inférieur ou égal à 16 ; o Ce sol doit contenir d’argile solide inférieure à 25% ; o Dosage 1,5%.

- TOP SEAL [14]: stabilisant Sud Africain ;

- Rhénolite [14]: c’est un liquide violet noirâtre peu visqueux. Elle est

utilisée pour la stabilisation routière ; - Ecobond Soil Stabilizer [21]: c’est un produit vendu sous forme de

pack de quatre produits de natures différentes. Les trois premiers sont sous forme de liquide de couleurs et viscosités différentes et la quatrième sous forme de granules.

Tableau n°4 : Nature et densité des produits composant l’Ecobond

Produits Nature Densité (kg/l) Ecobond 1 Granule 1,33 Ecobond 2 Liquide 1,29 Ecobond 3 Liquide 1,77 Ecobond 4 Emulsion 1,00

Son domaine d’application est généralisé dans le génie civil (construction routière, brique et tuile, barrage, stabilisation des sols de fondation, barrage hydraulique…) ;

- ISS 2500 [14]: Ionic Soil Stabilizer ; Conditions d’utilisation :

o Sol dont l’indice de plasticité est inférieur ou égal à 30 ; o Ce sol doit contenir d’argile solide inférieure à 80%.

- SUPERSOL [14]: : Il accroît la résistance à l’eau et la résistance à la

compression. Conditions d’utilisation :

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o Teneur en argile inférieure à 20% ; o Teneur en eau inférieure à 25% ; o Dosage 1,5 à 2%.

7/ les stabilisants utilisés comme produits de fermentation [22]

- le tampon phosphate : C’est un mélange de deux solutions : une solution de dihydrogénophosphate de sodium avec une solution de phosphate monopotassique. Ce tampon phosphate sert à fixer le pH du milieu de fermentation. ;

- l’urée : c’est une source d’azote. Comme le substrat principal est

pauvre en azote, élément indispensable à une croissance, il s’avère nécessaire d’introduire dans le milieu de fermentation une source d’azote ;

- le liquide de rumen : Ce liquide devrait être collecté très tôt dans la

matinée dans les abattoirs. Après dépouillement du zébu de ses viscères, la panse ou rumen est entr’ouverte et le liquide d’une couleur verdâtre est recueilli puis transporté au laboratoire. Après filtration, le résidu est jeté et le filtrat liquide est récupéré pour servir de ferment ;

- le sang de bœuf - la bouse de vache ce sont des matières animales qui sont - l’urine de bétail des très bons liants pour les latérites ;

- les termitières : c’est la construction en terre formée par des insectes xylophages, aux pièces buccales broyeuses, à deux paires d’ailes égales vivent en société et composée d’une femelle (reine), un mâle, de nombreux ouvriers, de nombreux soldats. Ils activent la fermentation du sol ;

- les feuilles de bananiers pourries les bananiers sont des plantes à - le jus des troncs de bananier feuille longues (jusqu’à 2m),

qu’on cultive dans les régions chaudes pour ses fruits. Le jus de bananier est visqueux.

27

8/ les stabilisants utilisés comme additifs [18]

- œufs : L’œuf est un élément de croissance comme le lait. L’œuf de poule est le plus employé en art plastique. La composition chimique est constituée de : . jaune d’œuf, en principe composé de 30% de corps gras dite lécithine ou huile d’œuf . blanc d’œuf, de 1 à 2% de corps gras avec 12% d’albumine et 80% d’eau.

Le jaune d’œuf est très employé en stabilisation car c’est lui qui contient le liant. Le blanc d’œuf est employé comme adjuvant ou comme liant également. Il apporte un peu de fluidité aux pâtes, étant donné sa charge en eau ;

- ails : L’ail ou de son nom spécifique : Allium Sativum est une plante

bulbeuse. C’est un élément indispensable de la cuisine, de très forte odeur et utilisé comme épice. Il est composé de 64 à 65% d’eau, de glucide 10 à 27,5%, de fibres comme cellulose, hémicellulose de 3%, de protéine 6%. Il apporte de l’énergie 1,35 Kcal/g, de vitamine, des huiles essentielles et des oligo-éléments comme le fer, le zinc et le cuivre, sans oublier aussi des minéraux comme le potassium, le magnésium, le soufre, le phosphore. Il est utilisé comme colle dans la stabilisation ;

- lait : Il est la base alimentaire des nouveaux nés. Il est composé d’un

mélange d’eau ( à 90%) avec du sucre, des protéines où la matière azotée totale forme un ensemble assez complexe qui est constitué de 80% de caséine, des minéraux, des vitamines hydrosolubles et de matière grasse. Grace à sa constitution, le lait peut servir de liant ;

- l’argile : Elle est utilisée comme additif. Elle est séchée à l’air libre

après collecte pendant deux semaines. Après, elle est tamisée au tamis AFNOR d’ouverture de maille de 1mm.

9/ Les stabilisants, objets d’études de quelques chercheurs Malgaches

Ces différents produits de stabilisation ci-dessus ont chacun leurs caractéristiques particulières qui ont leur propriété respective et leur efficacité sur la latérite. Toutefois, on obtient de meilleurs résultats qui sont plus efficaces en faisant la combinaison de deux ou plusieurs des matériaux ci-dessus. Pour cela, des enseignants chercheurs Malgaches ont effectués des recherches que nous allons cités ci-après et qui seront l’objet de notre étude de comparaison:

28

- colle composée de : chaux éteinte, poudre de caséine du lait, poudre de l’ail et blanc d’œuf dilué ;

- régénération des huiles usagées (comme l’huile de vidange) en vue de l’obtention de résidus bitumineux à utiliser comme un très bon stabilisant de la latérite ;

- paille de riz par approche chimique : Liqueur et résidus de cuisson pendant 3 heures de la paille de riz traitée à la soude additionnée de quelques additifs ( mélange de 15 gousses d’ail , un quart de litre de lait écrémé et caillé, six blancs d’œufs ajouté de chaux vive ou tout simplement l’argile) ;

- paille de riz par approche biochimique : Paille de riz fermenté par le liquide du rumen additionné de lait ou d’urée (élément fournisseur d’azote), du tampon phosphate avec quelques additifs (mélange chaux – ail – blanc d’œuf, et argile) ;

- la silice active obtenue dans la balle de paddy additionnée d’urée [ phyllosilicate de fer ] ;

- stabilisant obtenu par broyage de feuilles et tiges de patate douce ; - le liant hydraulique ciment, par exemple le Ciment Portland Artificiel

du type CEM I; - la chaux : elle est surtout caractérisée par sa réaction avec les

matériaux argileux ; - liant composé de bouse de vache séchée et le mélange de lait avec des

gousses d’ail broyés, du jus de bananier et quelques gouttes d’acide acétique ;

- stabilisation par polymérisation de matrice argileuse ; - les stabilisants à base de produits chimiques comme l’Ecobond Soil

Stabilizer, le TopSeal, le Conaid CBR+ , le Road Amine, l’ISS 2500 ou le Supersol additionné quelquefois d’adjuvant tel le Néantol (un produit dérivé du sikalite) ;

- stabilisation par des émulsions polymères comme le « reverseal 16 » ; - produit de stabilisation de briques à base de ciment et d’argile mais la

brique est extrudée à froid pour diminuer son volume afin de limiter les dépenses en matériaux.

DEUXIEME PARTIE :

EXPERIMENTATION SUR LES

METHODES UTILISEES DANS LA

FABRICATION DE QUELQUES

PRODUITS DE STABILISATION

29

CHAPITRE III

Méthodes d’analyse et caractérisation [14] et [23]

Un bon stabilisant est caractérisé par les propriétés physiques des produits finis (sols latéritiques + stabilisant) et leurs performances mécaniques. Les propriétés physiques sont caractérisées par les grandeurs suivantes :

- masse volumique ; - porosité ; - retrait ; - indice de plasticité.

Les performances mécaniques sont déterminées par : - l’absorption d’eau ; - les résistances mécaniques.

I/ Retrait

L’analyse du retrait consiste à mesurer la variation du volume et de la hauteur d’une éprouvette cylindrique due aux effets de déshydratation et de dessiccation des matériaux en fonction du temps de séchage. Pour cela, on utilise une moule cylindrique de 3,5cm de diamètre et de 7,5cm de hauteur. Il existe deux types de retrait :

- le retrait linéaire, qui est une fonction de la hauteur (h) de l’éprouvette est défini par la relation :

rL = x 100

- le retrait volumique, obtenue selon la formule suivante :

rV = X 100

Avec V = ² X h et V’ = ² X h’

D et h sont le diamètre et la hauteur de la pâte à l’état frais D’ et h’ son diamètre et sa hauteur à l’état durci

La mesure du produit façonné est effectuée à l’état frais, et après on le laisse

sécher .jusqu’à l’obtention d’un produit sec.

30

II/Porosité

C’est le pourcentage de la quantité d’eau absorbée par le matériau durant son immersion pendant 24heures. Elle est définie par la relation :

p = (MH – Ms) /Ms x 100

avec p = porosité MH = masse du matériau humide MS = masse du matériau sec

III/ Indice de plasticité Ip

Elle caractérise la plasticité du produit stabilisé et est définie par la relation : Ip = WL - WP

Avec WL = limite de liquidité : passage de l’état plastique à l’état liquide. Wp = limite de plasticité : passage de l’état plastique à l’état solide avec retrait.

IV/Masse volumique

La masse volumique, c’est le rapport de la masse de l’échantillon au volume

de cet échantillon.

γ =

avec γ = masse volumique (kg/l) m = masse de l’échantillon (kg) v = volume de l’échantillon (l)

V/ Absorption d’eau

L’absorption d’eau c’est la quantité d’eau absorbée par l’éprouvette pendant

un certain temps. Dans toutes les études effectuées, on a adopté une durée de 48 heures pour trouver le coefficient d’absorption d’eau. Ce coefficient s’exprime comme suit :

31

C =

x 100

Avec C : coefficient d’absorption d’eau (%) M : Masse d’eau absorbée pendant la durée t (g) S : surface immergée (cm²) t : durée d’immersion dans l’eau (mn)

VI/ Résistances mécaniques

Elles se traduisent par l’effort ou l’énergie nécessaire pour écraser le produit fini c'est-à-dire la latérite stabilisée (ex : une brique). Les plus importantes sont : la résistance à la compression à l’état sec et à l’état humide, la résistance à la traction et la résistance au cisaillement.

1. Résistance à la compression

La résistance à la compression se traduit par la charge limite par unité de surface à laquelle la brique peut résister sans être écrasée.

Elle est exprimée par la formule suivante :

Rc =

Avec Rc : résistance à la compression (bar) fmax : force de compression maximale supportée (daN) S : section de la brique (cm²)

Il existe deux états de cette résistance qu’il est nécessaire de connaître afin d’en pouvoir marquer la modification. Ces deux états sont l’état sec (après 28jours de séchage) et l’état humide (après immersion dans l’eau)

2. Résistance à la traction

C’est la charge limite par unité de section que le matériau peut supporter sans rupture. Elle peut être évaluée à partir de la résistance à la compression par la formule :

Rt = [10]

Avec Rt : résistance à la traction (bar) Et Rc : résistance à la compression (bar)

32

3. Résistance au cisaillement C’est la sollicitation conventionnelle correspondant à la rupture de

l’éprouvette soumise à un essai de flexion. Elle peut être évaluée à partir de la résistance à la compression par la

formule ci-dessous :

Rcis =

[10]

Avec Rcis : résistance au cisaillement (bar) Rc : résistance à la compression (bar)

VII/ Essais complémentaires

Ce sont des essais qui sont nécessaires surtout pour confirmer ou non les

résultats obtenus pendant les essais fondamentaux. Ils peuvent être nombreux selon celui qui les effectue. Citons-en des exemples :

1 Test d’abrasion

Ce test permet de déterminer la résistance du matériau à l’usure en surface provoquée par l’action mécanique d’un solide. La résistance à l’abrasion est proportionnelle à la compacité.

2 Test d’impact et résistance aux chocs

La résistance au choc est repérée par le nombre de coups nécessaires pour obtenir la rupture de l’éprouvette (échantillon), à l’aide, par exemple d’une bille de 30g tombant en chute libre sur l’éprouvette.

33

CHAPITRE IV : Fabrication de quelques produits stabilisants

I/ Principe commune à chaque essai de stabilisation

Pour définir le meilleur mélange Terre-Stabilisant, on doit adopter le même processus de fabrication et la même consistance pour tous les mélanges dans tous les types de stabilisants utilisés qui suivent. Le diamètre maximal des grains de terre est 3.15mm ; on utilise pour toutes nos expérimentations la fraction 0/3,15 de la latérite de Vontovorona. Tous les calculs concernant les résistances mécaniques des produits finis (sols latéritiques + stabilisant) ont été faits avec des échantillons d’éprouvettes stabilisées de diamètre égal à 5cm et de hauteur 5cm également. La résistance à la compression à l’état humide est obtenue après immersion dans l’eau de l’éprouvette pendant 24 heures.

Treize différents stabilisants de compositions différentes ont été l’objet de notre

étude dont : - colle de composition spécifique ; - résidus bitumineux obtenus par régénération des huiles usagées ; - paille de riz par approche chimique ; - paille de riz par approche biochimique; - silice active obtenue dans les cendres de balle de paddy additionnée

d’urée ; - feuilles et tiges de patate douce ; - ciment CPA; - chaux grasse; - liant composé de bouse de vache du lait, d’ail, du jus de bananier et

quelques gouttes d’acide acétique ; - hydrosadalite obtenu par polymérisation de matrice argileuse ; - stabilisants à base de produits chimiques comme l’Ecobond Soil

Stabilizer, le TopSeal, le Conaid CBR+ , le Road Amine, l’ISS 2500 ou le Supersol additionné quelquefois d’adjuvant tel le Néantol ;

- stabilisation par l’émulsion polymère : « reverseal 16 » ; - stabilisation de briques par extrusion.

II/ Stabilisation avec une colle de composition spécifique notée « CS » [24] Ce type de stabilisation est obtenu à partir d’une formulation de colle à base de produits alimentaires et minéraux.

1/Produits utilisés Il a été nécessaire de combiner les propriétés des produits ci-après :

34

. chaux grasse éteinte ;

. poudre de caséine du lait ;

. poudre d’ail ;

. blanc d’œuf dilué.

2/Mise en œuvre Le procédé de mise en œuvre comprend deux phases :

- le pesage ; - le malaxage.

Pesage : les matières premières sont pesées à l’aide d’une balance de

précision Malaxage : Son but est d’avoir un mélange homogène. Dans notre cas, il a

été fait manuellement, à cause de l’absence d’un malaxeur. Le malaxage se fait en deux étapes : - Le malaxage à sec qui a pour but d’homogénéiser le mélange, afin

d’obtenir une bonne répartition des différents constituants solides ; - Le malaxage humide qui consiste à humidifier progressivement le

mélange avec un volume optimal de blanc d’œuf dilué. La pâte obtenue ne devrait pas être trop fluide pour une bonne adhérence de la colle avec la latérite.

3/ Résultats expérimentaux

La composition du meilleur mélange CS qui a donné le meilleur résultat, après analyse de différents essais de caractérisation, est donnée dans le tableau 5.

Tableau n°5 : le meilleur mélange CS

D’après l’analyse des résultats expérimentaux, on reconnaît que la colle CS améliore la porosité du matériau stabilisé. Cette porosité évolue avec la teneur en colle. Ainsi, la stabilité diminue l’importance du retrait du matériau. De plus, l’indice de plasticité est assez faible et classée dans la norme de stabilisation de matériau de construction à base de latérite.

Néanmoins, on peut améliorer les résultats par l’utilisation de matériels adéquats (malaxeur, extrudeuse)

Composition massique en %

Chaux éteinte Caséine Ail

Blanc d’œuf dilué

42 6 12 40

35

Tableau n°6: Résultats d’analyses après stabilisation de la latérite par la colle CS

N° d’échantillon

Colle ( %)

Latérite (%)

Eau de gâchage

(l)

Briques dimension (cmxcm)

Retrait linéaire

(%)

Rc28 à l’état sec

(bars)

Porosité (%)

Ip (%)

1 8,5 91,5 1,03 22x21,45 2,5 17,35 30 12

2 9 91 1,03 22x21,49 2,41 17,90 30 11 3 9,5 90,5 1 22x21,53 2,41 18,50 29 10 4 10 90 1 22x21,58 2,36 18,65 28 9

Nous trouvons ci-après les courbes représentant ces résultats. Figure n°6 : courbe de porosité de la colle CS

27

27,5

28

28,5

29

29,5

30

30,5

8,5 9 9,5 10

Vale

ur d

e la

por

osité

en

[%]

Pourcentage de colle utilisée en [%]

porosité (%)

36

Figure n°7 : courbe de Rc28 à l’état sec de la colle CS

Nous constatons que la valeur de la résistance à la compression à sec la plus élevée est obtenue pour un pourcentage de colle égale à 10%. III/Stabilisation par des résidus bitumineux de régénération des huiles usagées [13]

Cette méthode de régénération des huiles usagées possède deux grands avantages : - Récupération d’huile de base pour une nouvelle utilisation ; - Obtention de résidus bitumineux à utiliser comme stabilisant de la

latérite.

1/Produits utilisés

- Huiles usagées.

Il en existe plusieurs, notamment : . les déchets d’hydrocarbures ;

. les déchets issus de réservoirs de stockage ou des séparateurs hydrocarbures ;

.les déchets issus de la raffinerie ou du stockage ;

.les déchets des filtres à huile ou à gasoil. On peut collecter également :

. les huiles usées ( ex : huile de vidange) ;

. les fuels issus des centrales électriques ;

16,5

17

17,5

18

18,5

19

8,5 9 9,5 10

Vale

ur d

e Rc

28 à

l'ét

at se

c en

[bar

s]

Pourcentage de colle utilisée en [%]

Rc28 à l'état sec en [bars]

37

. les eaux souillées ;

. les résidus d’hydrocarbures des navires.

2/Mise en œuvre

La régénération des huiles usagées se fait par la méthode de distillation sous pression atmosphérique. Le procédé de fabrication est donné par la figure n°8 : Fig n°8 : Organigramme du procédé de régénération des huiles usagées Huiles usagées Décantation Distillation Distillat Résidus bitumineux Traitement à l’acide sulfurique Neutralisation à la chaux Traitement à la terre activée Distillation

Huile de base

Décantation

La décantation est la première étape du processus. Elle permet d’éliminer les divers corps solides, les grosses impuretés, l’eau libre dans la prise d’essai.

Avant d’effectuer la décantation, on chauffe d’abord le produit dans un rotavapor à 50°C pendant 30 minutes et on la laisse dans un décanteur pendant 24 heures.

Distillation sous pression atmosphérique

On réalise les opérations citées ci-après dans un appareil de distillation :

38

- Verser dans un ballon à fond rond de volume 1000ml, l’huile usagée après décantation ;

- Monter sur le ballon la colonne de distillation munie d’un condenseur - Mettre en place la colonne réfrigérant ; - Relier avec la dernière colonne un bécher pour la récupération des

huiles distillées ; - Assembler le bécher avec une installation qui permet d’obtenir le

vide ; - Avant de commencer la distillation proprement dite, vérifier que l’eau

circule normalement dans le réfrigérant et que les rodages sont graissés et bien emboîtés ;

- Mettre en marche le chauffe-ballon : ne pas chauffer trop rapidement pour ne pas emballer la distillation. La vitesse de distillation doit permettre de recueillir à peu près une goutte de distillât par seconde ;

- Mettre le thermomètre sur la première colonne dans le but de connaître la température de distillation en cours ;

- Vérifier le volume de l’huile obtenu et le résidu qui reste dans le ballon.

Le résidu obtenu sert comme stabilisant; par contre l’huile, traitée à l’acide sulfurique, puis au carbonate de chaux, et après à la terre activée, sera purifiée par une distillation finale. Le traitement aux terres activées n’a pour rôle que la décoloration, en cas de nécessité, de l’huile neutralisée. Enfin, le distillat récupéré peut être réutilisé.

3/ Résultats expérimentaux

D’après l’étude effectuée, pour 445g d’huile usagée, on obtient 86g de résidus bitumineux et 30g de goudron sulfurique. La quantité d’huile de base obtenue après différents traitements est 255g. Ci-après le tableau y afférent.

Tableau n°7 : Quantité de produits restants par étape

Huile usagée

Après décantation

Après distillation Après traitement à l’acide de l’huile distillée Après

neutralisation à la chaux de

l’huile acidifiée

Après une nouvelle

distillation de l’huile

neutralisée nommée huile de

base

Huile distillée

Résidus bitumineux

Huile acidifiée

Goudron sulfurique

445g 380g 298g 86g 267g 30g 265g 255g 100% 85,39% 66,96% 19,32% 60,00% 6,74% 59,55% 57,32%

39

Le goudron sulfurique est obtenu après réaction entre acide sulfurique et les débris des métaux en suspension dans la solution (Cu, Fe, Pb, Al, Cr et d’autres métaux divers). Ce matériau est un produit pâteux de forte densité.

En observant ces résultats, on en déduit que la régénération des huiles usées est très avantageuse du point de vue économique car on a pu récupérer 57,32% d’huile de base et 26,06% de résidu bitumineux.

Remarquons qu’on a quand même réalisé une perte de 16,62% due au départ des produits volatiles ou causée par des appareils non étanches. Cette récupération d’huile permet également de diminuer la pollution environnementale.

La quantité idéale pour une meilleure qualité de ce genre de stabilisant est présentée dans le tableau suivant. Ceci est obtenu par le mélange de 10% de résidus bitumineux avec 90% de latérite.

Tableau n°8 : Caractéristiques des produits finis (mélange de 10% de résidus bitumineux avec 90% de latérite)

Retrait (cm) 0,34 Rc 28j à l’état sec

[bars] 41,67

Porosité [%] 4,37 Rc 28j à l’état humide

[bars] 17,99

On a trouvé que :

- la valeur de la résistance à la compression à l’état sec est élevée (bon résultat) ;

- la valeur de la résistance à la compression à l’état humide rentre aussi dans la norme internationale (> 14 bars), donc bon résultat également.

IV/ Stabilisation par la paille de riz par approche chimique [17]


Les produits utilisés sont de la paille de riz traitée à la soude avec des additives comme l’argile et un mélange à base de chaux. Ce mélange est constitué de 15 gousses d’ails broyés avec 0.25l de lait écrémé et caillé, 6 blancs d’œufs et de la chaux vive.

2/Mise en œuvre

Faire cuire 2g de paille de riz hachée et broyée avec une quantité de soude bien déterminée à température 96°C et à pression atmosphérique. Puis, la laver et la

40

sécher à l’étuve. Après la cuisson, et après une perte de poids, il doit rester un peu plus de 50% de la paille dissoute. La liqueur de cuisson obtenue avec ou sans son résidu servira de liant pour stabiliser la latérite. On pourra par la suite additionner avec l’argile et aussi avec le mélange à base de chaux.

3/Résultats expérimentaux

Ci-après un tableau récapitulant la dénomination des latérites stabilisées par le liant avec ou sans les additifs : Tableau n°9 : Dénomination des latérites stabilisées

Dénomination Type LLS Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement LLR Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson et son Résidu

LLSA Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement et avec de l’additif Argile

LLRA Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson et son Résidu et avec de l’additif Argile

LLSAC Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement + Argile + mélange à base de Chaux

LLRAC Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson et son Résidu + Argile + mélange à base de Chaux

LLSC Latérite stabilisée avec de la Liqueur de cuisson Seulement + mélange à base de Chaux

On a effectué des tests de performance sur les latérites stabilisées après 28 jours de

séchage. Les résultats sont donnés dans le tableau ci-après : Tableau n°10 : Résultats obtenus pour la stabilisation par 15% de liants à base de

paille de riz (+ les additifs) suivant une approche chimique

Echantillons Porosité [%]

Rc sec [bar] Rc humide [bar] Retrait

moyen [%] (après

séchage à l’ombre)

28ème jour

60ème jour

90ème jour

28ème jour

60ème jour

90ème jour

LLS 21.15 26.47 28.20 3.42 5.18

1,44

LLR 20.28 24.25 26.16 4.02 5.98 LLSA 19.33 39.15 47.25 51.35 4.22 5.95 7.04 LLRA 17.51 35.82 29.38 42.45 6.80 7.33 8.62

LLSAC 18.47 50.35 9.09 LLRAC 17.09 46.10 9.54 LLSC 18.89 47.33 6.78

Nous trouvons ci-après les courbes représentant ces résultats.

41

Figure n°9 : courbe de porosité en fonction de la nature de stabilisation

Figure n°10 : courbe de la résistance à la compression à 28jours en fonction de la nature de stabilisation

0

5

10

15

20

25

LLS LLR LLSA LLRA LLSAC LLRAC LLSC

Vale

ur d

e la

por

osité

en

[%]

nature de la stabilisation

porosité (%)

0

10

20

30

40

50

60

LLS LLR LLSA LLRA LLSAC LLRAC LLSC

Vale

ur d

e la

rési

stan

ce à

la c

ompr

essi

on à

28

jour

s en

[bar

s]

nature de la stabilisation

Rc28 sec [bars]

Rc28 humide [bars]

42

D’après le tableau n°10 et les figures n°9 et n°10, on remarque que :

- La porosité a une valeur autour de 20% qui est inférieure à 30% (norme des Nations Unies) et elle a une faible valeur pour LLRAC et LLSAC (ces deux types sont stabilisés avec ajout d’additifs, à la fois avec l’argile et le mélange à base de chaux) ;

- La résistance à la compression à l’état sec est très bonne pour le type LLSAC à 28ème jour ; Donc on constate la bonne influence du mélange à base de chaux sur la latérite et la paille.

- La résistance à la compression à l’état humide est meilleure avec ajout des deux additifs.

V/Stabilisation par la paille de riz par approche biochimique [18]


Ce type de stabilisation consiste à la fermentation de la paille de riz. Pour cela, nous avons besoin des matériaux suivants :

- paille de riz broyée et tamisée. La quantité de cette poudre est de 10g ;

- liquide de Rumen (ou panse) de quantité 200ml, obtenue dans les viscères de zébu, pour servir de ferment ;

- azote récupérée dans de l’urée de 60g, qui est un élément indispensable à une croissance ;

- eau distillée : 100ml ; - tampon phosphate qui est un mélange de deux solutions : une

solution de dihydrogénophosphate de sodium et une solution de phosphate monopotassique. Ceci sert à fixer le pH du milieu de fermentation à 6,5 (milieu faiblement acide).

Tableau n°11 : Composition de la paille de riz après fermentation

Eléments Taux [%] Matière sèche 88.85

Humidité 11.15 Cellulose 43.19 Lignine 21.75 Cendre 15.01

43

Il faut ajouter des additifs comme : - l’argile, séchée pendant deux semaines à l’air libre et tamisée au tamis

AFNOR d’ouverture de maille 1mm ; - et le mélange de chaux avec 15 gousses d’ail broyé, 6 blancs d’œufs, et

¼ de litre de lait bouilli écrémé avec addition de quelques gouttes d’acide citrique.

- 2/Mise en œuvre

On a effectué un système de culture fermée pour la fermentation ; c’est-à-dire que pour un volume donné de milieu de culture et en présence de quantité suffisante d’éléments nutritifs et des conditions d’environnement spécifiques (température à 38°C et pH= 6,5), la fermentation devrait se poursuivre jusqu’à ce que les éléments nutritifs soient complètement épuisés dans le milieu de culture. La paille sera hydrolysée c’est-à dire décomposée chimiquement au maximum au bout de quelques jours de culture, soit aux environs du 7ème jour et après, elle subira une nette régression de digestibilité par les microorganismes.

Deux types de stabilisation pourra être effectués par ce type de liant soit : - la Latérite Stabilisée par le Liant Liquide c'est-à-dire par le filtrat

obtenu après fermentation de la paille de riz et les additifs notée LSLL ;

- la Latérite Stabilisée par le Liant Solide c'est-à-dire par le résidu issu de la filtration du produit obtenu après la fermentation de la paille de riz et les additifs notée LSLS.


Tableau n°12 : Quantité des composants des stabilisants pour ces deux échantillons

Echantillons Liant (%) Additifs

Argile (%) Mélange à base de chaux (%)

LSLL 12 1 2 LSLS 12 1 2

Après différents essais pour la détermination des valeurs de la porosité, du

retrait et de la résistance à la compression, on a obtenu les résultats suivants :

44

Tableau n°13 : Résultats obtenus pour la stabilisation par des liants à base de paille de riz suivant une approche biochimique

Echantillons Porosité au 28ème jour (%)

Porosité au 60ème jour (%)

Retrait après

7jours de séchage

(%)

Rc sec (bars) Rc humide (bars)

28ème jour

60ème jour

28ème jour

60ème jour

LSLL 17.81 16.5 3.5 26.22 55.77 9.43 10.80 LSLS 24.81 23.63 3.5 24.30 30.50 8.41 9.11

Dans ce tableau, on remarque que :

- l’échantillon LSLL présente une légère diminution de la porosité ; - le retrait d’eau pour les deux échantillons est relativement faible; - on obtient des performances considérables sur la résistance en

compression à l’état sec, et un peu plus pour le type LSLL (c'est-à-dire, en utilisant le liant liquide).

VI/ Stabilisation par la silice active obtenue par incinération de balles de paddy [16]


On utilise : - des cendres de balle de paddy qui contiennent de la silice active, élément

essentiel utilisé comme stabilisant des latérites ; - de l’urée qui provoque une réduction microbienne de la latérite à stabiliser. On a réduction du Fer III en Fer II. Ce dernier va réagir avec la silice active

pour former le phyllosilicate de fer de formule [Fe3Si2O5(OH)4] qui caractérise le stabilisant. Les réactions mises en jeu sont :

urée . 3/2 Fe2O3 3FeO (H2O ;CO2) (Le fer III contenu dans la latérite est réduit en fer II au contact de l’urée) . 3FeO + 2SiO2 + 2 H2O Fe3Si2O5(OH)4

( Mélange latérite + urée + silice active) ( phyllosilicate de fer)

Pour avoir une idée de la quantité de silice dans la cendre de balle de paddy, ci-après un tableau définissant sa composition chimique :

45

Tableau n° 14 : Composition chimique de la cendre de balle de paddy Constituants Pourcentage

SiO2 92,995 Al2O3 0,592 Fe2O3 0,152

CO 0,439 MgO 0,415 Na2O 0,037 K2O 2,932

Perte au feu 2,932

2/Mise en œuvre Les cendres de balle de paddy épurées sont broyées et les poudres fines

obtenues sont mélangées avec un peu de latérite très réfractaire. Plus la quantité d’argile est grande, plus le produit fini sera solide et moins il sera poreux donc isolant.

Effectivement, on a déjà mélangé cette latérite avec de l’urée pour la réduction du fer avec incubation à 30°C pendant 15jours de la latérite non réduite.

L’échantillon doit être bien mélangé avant d’effectuer le moulage. Après le moulage, on les laisse sécher à l’air libre pendant 28jours environ.


Après différents essais sur une éprouvette composée de latérite de

Vontovorona stabilisée avec de la silice active avec ou sans urée, pour la détermination des valeurs de la porosité et de la résistance à la compression, on a obtenu les résultats suivants :

Tableau n°15 : Stabilisation par silice active avec ou sans urée

Silice active (10%) seulement

Silice active (10%) avec urée (2‰)

Porosité (%) 28 9,7 Rc28 à l’état sec

(bars) 14,2 30,5

Rc28 à l’état humide (bars) 5,81 15,92

D’après l’expérience pendant cet essai de stabilisation, on a constaté que :

- la réduction biologique joue un rôle important dans la stabilisation

des terres latéritiques. (Lorsque la porosité diminue, la teneur en eau est réduite et le coefficient d’absorption diminue) ;

46

On a constaté également que : - l’ajout de l’urée à la silice active améliore beaucoup la résistance à

l’état humide et à l’état sec du produit stabilisé et diminue considérablement la porosité. Donc, l’effet de l’urée est très grand ;

- d’après l’expérience de notre chercheur, la quantité de silice active à ajouter est la plus efficace à 10% du produit fini.

VII / Stabilisation par des feuilles et des tiges de patate douce [19]


- Feuilles de patate douce ; - Tiges de patate douce.

La composition de ces matériaux est résumée dans le tableau ci-après :

Tableau n°16 : Composition des feuilles et tiges de patate douce

Partie de la plante Feuille Tige Teneur en cellulose (%) 1,57 2,13 Teneur en cendre (%) 11,16 6,28

Teneur en eau naturelle (%) 75,274 89,505

2/Mise en œuvre

Pour chaque partie de la plante (Entière : Feuille + Tige), on fait varier la proportion dans le mélange Terre-Stabilisant. Les différentes étapes de mise en œuvre de stabilisation sont : l’extraction de la latérite, le tamisage, le dosage Terre-Stabilisant, le malaxage, le broyage, le pourrissage, le serrage, le démoulage, le séchage et le stockage. Le pourrissage consiste à faire reposer le mélange pendant une journée. Ceci, dans le but d’augmenter la plasticité et l’homogénéité du mélange par le traitement des pâtes par exposition à l’humidité. L’objectif du serrage est par contre de réorganiser les particules du sol pour qu’elles puissent bien se lier entre elles.

47

Figure n°11 :Organigramme de stabilisation de la latérite par la patate douce Stabilisant (Feuilles+ Tiges) de patate douce

Broyage 3/Résultats expérimentaux

Pour bien distinguer les échantillons les uns par rapport aux autres, on a adopté les notations suivantes qui précisent la nature et la proportion du stabilisant utilisé.

La notation est de la forme LEYZ avec : . L : pour latérite ; . E : pour la partie de la plante utilisée ;

. YZ : pour le pourcentage de stabilisant utilisé. E signifie Entière (Feuille + Tige) car après étude faite, on a constaté que le mélange de (Feuille + Tige) obtient les meilleurs résultats par rapport à l’utilisation seule de la tige ou de la feuille comme stabilisant. Ce qui se résume dans le tableau suivant :

Extraction de latérite

Tamisage

Dosage

Serrage

Démoulage Stockage Séchage

Pourrissage Moulage

Broyage Malaxage

48

Tableau n°17 : Dénomination des échantillons en Latérite-Stabilisant Partie de la

plante Quantité de Stabilisant (%)

0 5 10 15 20 Entière LE00 LE05 LE10 LE15 LE20

Les résultats des différents essais pour la détermination de la qualité de

stabilisation par les feuilles et tiges de patate douce sont alors donnés dans le tableau ci-dessous :

Tableau n°18 : Résultats de la stabilisation par (feuilles+ tiges) de patate douce

Echantillons LE00 LE05 LE10 LE15 LE20

Rc à l’état sec (bars)

7ème jour 24 26,4 27 40 34 14ème jour 29 34 34 45 36

28ème jour 31,4 34,6 35 46 39

Retrait volumique (%) 15,469 13,375 17,044 21,731 18,737 Retrait linéaire (%) 4,808 4,808 6,731 7,692 6,731

Aspects extérieurs de la surface après

immersion dans l’eau Désagrégation Fissure Fissure Intacte Intacte

Nous représentons dans la figure n°12 la courbe de résistance à la compression : Figure n°12 : courbe de la résistance de compression à 28 jours à l’état sec en fonction de la teneur en stabilisant y = f [teneur en (feuilles+tiges) de patate douce]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

LE00 LE05 LE10 LE15 LE20

Vale

ur d

e la

rési

stan

ce à

la c

ompr

essi

on à

28

jour

s à l'

état

sec

en [b

ars]

Teneur en stabilisant

Rc28 à l'état sec (bars)

49

Remarquons que : - le meilleur mélange est pour LE15 c'est-à-dire 85% de latérite et 15%

de stabilisant ; - les retraits volumiques ont une valeur assez élevée. Elles peuvent être

expliquées par la nature organique du stabilisant, qui a tendance à beaucoup diminuer de volume lors de leur séchage ;

- on a trouvé que la meilleure résistance à la compression est de 4,6 MPa mais notre matériau ne résiste pas à l’eau malgré qu’il reste intact après la saturation en eau.

A titre indicatif, notons que :

- l’absorption d’eau du produit fini grandit avec le temps et avec l’augmentation de la quantité de stabilisant ;

- la résistance à la compression augmente avec le temps de pourrissage. Ceci est dû à l’accroissement de la plasticité du mélange et de son homogénéité ;

- l’absorption d’eau des produits finis diminue si le temps de pourrissage augmente et pour cela, le produit devient plus compact et plus dense ;

- la finesse de la terre n’a pas beaucoup d’influence sur la qualité du produit fini. C’est donc la teneur en argile et en fer qui influe surtout sur l’aptitude de la terre à être stabilisée.

VIII/Stabilisation par le ciment [16]


On utilise comme produit stabilisant le Ciment Portland Artificiel du type CEM I à 32,5N additionné d’eau.

2/Mise en œuvre

On mélange la latérite avec le ciment et l’eau. Ensuite, on effectue le

moulage, le pressage pour la confection d’une éprouvette et enfin le séchage à l’air libre pendant 28jours environ.


On a réalisé des éprouvettes stabilisées par le ciment selon les quantités ci-

après :

50

Tableau n° 19: Composition d’éprouvettes stabilisées par le ciment

Echantillons % liant ciment Teneur en eau [%] Témoin 0 25

1 5 21,19 2 10 19,52

Les résultats des essais effectués sur la stabilisation de la latérite par le ciment

sont donnés par le tableau ci-dessous :

Tableau n°20: Résultats obtenus par la stabilisation au ciment

Echantillons Porosité [%] Rc sec [bars] Rc humide [bars] Témoin Désagrégation 20,66 -

1 22 49,99 18,11 2 18,3 60,53 29,21

Remarquons que :

- la valeur de la porosité est faible pour une quantité de ciment élevée ; - la résistance croît avec l’élévation de pourcentage de ciment; - l’éprouvette a une très bonne résistance à l’état humide.

IX/ Stabilisation par la chaux [12]


On utilise comme produit stabilisant la chaux.

2/Mise en œuvre

On mélange à sec la latérite (diamètre < 3,15mm), et la chaux en poudre et on les malaxe dans un malaxeur mécanique, ou malaxeur à bras ou seulement avec des pelles. Une fois que tous les éléments sont bien mélangés, on ajoute de l’eau. La teneur en eau est de l’ordre de 12 à 14% par rapport au mélange terre-chaux en volume. Ensuite, on procède au moulage. Après, on passe par le démoulage et on termine par le séchage à l’ombre pendant 7jours avant de les exposer au soleil.

51


Le résultat des essais effectués à la stabilisation de la latérite par la chaux de quantité égale à 6% du produit fini est donné dans le tableau ci-dessous :

Tableau n°21: Résultats obtenus par la stabilisation à la chaux

Echantillon stabilisé

avec 6% de chaux

Porosité après

48heures d’immersion

dans l’eau (%)

Rc à l’état sec au 7ème

jour (bar)

Rc à l’état sec au

28ème jour (bar)

Rc à l’état sec au

60ème jour (bar)

Densité

27,22 19,14 22,97 30,44 1,75

On remarque que la résistance à la compression augmente avec le temps. Ceci démontre que la réaction de la chaux avec les constituants de la terre se fait progressivement et lentement (réaction pouzzolanique).

X/ Stabilisation par la bouse de vache [25]


On utilise la bouse de vache mélangée avec de l’eau et laissée fermenter pendant 48 heures. Le liquide ainsi obtenu est le stabilisant à utiliser.

On ajoute de l’additif qui est l’argile ou le mélange de lait avec l’ail, le jus de bananier et quelques gouttes d’acide acétique. La préparation se fait comme suit :

. faire bouillir 1l de lait ;

. écrémer le lait petit à petit ;

. verser dedans du jus de bananier une quantité à peu près égale à celle d’un blanc d’œuf ; . ajouter quelques gouttes d’acide acétique avec une gousse d’ail broyée ; . mélanger soigneusement le tout sur un feu doux.

2/Mise en œuvre

On réalise des éprouvettes en mélangeant une quantité de latérite avec une quantité de liquide de bouse de vache et en ajoutant ou non un additif. La confection se fera comme pour celles des briques artisanales, c'est-à-dire, bien mélanger durant une durée de 10mn à 20mn pour une petite quantité. Les éprouvettes confectionnées seront séchées à l’ombre, ceci afin de limiter les retraits accélérés de la latérite.

52


On fait varier la quantité du principal liant et des additifs. Les quantités utilisées sont résumées dans le tableau ci-après :

Tableau n°22: composition des éprouvettes stabilisées par la bouse de vache :

N° de l’échantillon % de liant (liquide de

bouse de vache) dans le mélange

Additifs (%)

Argile Mélange à base d’ail

Témoin 0 0 0 1 2 0 0 2 5 0 0 3 10 0 0 4 2 2,5 0 5 5 5 0 6 10 10 0 7 5 0 5 8 5 0 10

La récapitulation des résultats sur les essais de performance du stabilisant à base de bouse de vache est donnée ci-dessous : Tableau n°23: Résultats obtenus pour la stabilisation par des liants à base de bouse de vache

n° de l’échan-

tillon

Porosité [%] Rc à l’état sec [bar] Rc à l’état humide [bar] Test d’érosion

60ème jour 90ème jour 28ème jour

60ème jour

90ème jour 28ème jour 60ème jour 90ème jour

(témoin)

Désagrégation Désagrégatio

n 20,66 21,02 22,35 Désagrégation Désagrégation Désagrégation

Résiste bien au

jet d’eau même à pression élevée

1 24,30 22,00 20,17 - 23,14 5,71 - 6,33 2 24,00 21,27 23,61 25,81 26,79 6,87 7,3 7,49 3 22,60 20,49 21,95 23,66 24,91 5,13 6,97 7,12 4 - 17,40 23,42 - 29,94 6,01 - 7,64 5 18,80 16,05 24,70 30,35 32,70 6,53 7,65 8,30 6 19,89 18,05 25,83 28,68 30,29 7,00 8,20 8,90 7 20,52 17,67 23,70 49,53 - 4,20 5,18 - 8 19,40 18,82 24,75 54,29 - 8,66 9,23 -

Nous trouvons ci-dessous les courbes représentatives de ces résultats :

53

Figure n°13 : Histogramme représentant la porosité de chaque échantillon

Figure n°14:Histogramme représentant Rc28 à l’état sec et humide pour chaque échantillon

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8

Vale

ur d

e la

por

osité

[%]

n° des échantillons

porosité au 60ème jour

porosité au 90ème jour

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8

vale

ur d

eq ré

sist

ance

s à la

com

pres

sion

à 2

8 jo

urs e

n [b

ars]

n° des échantillons


Rc28 à l'état humide (bars)

54

D’après les Nations Unies, la norme de résistance à la compression humide minimale pour les briques stabilisées est de Rc = 14 bars. Donc, tous ces échantillons sont non conformes à cette norme du point de vue résistance à l’eau malgré une petite amélioration par rapport au témoin. On a remarqué également que la résistance à la compression avec ce type de stabilisant augmente avec le temps. Aussi, l’ajout d’un additif comme l’argile améliore la résistance à la compression de ce matériau mais on obtient des meilleurs résultats avec le mélange « lait-ail-jus de bananier » (Echantillon n°8).

XI/ Stabilisation par polymérisation de la matrice argileuse [15]

1/Produits utilisés Les produits utilisés sont :

. oxyde mixte de silicium et d’aluminium ;

. la soude. Ces produits donnent le matériau géo-polymère. Le mot « géo-polymère »

vient de géo, un mot grec qui veut dire terre + polymère. C’est le silicate d’aluminium hydraté ou Hydrosadalite obtenu par la réaction de l’oxyde mixte de silicium et d’aluminium contenu dans la kaolinite ou montmorillonite ou halloysite avec de la soude à une température de 100°C à 200°C.

Dans le cas de la kaolinite, on a la réaction suivante :

100°C à 200°C 6(Si2Al2O7,2H2O) + 12 NaOH (Si12Al12O48Na12,18H2O) Kaolinite soude Hydrosadalite

2/Mise en œuvre Ce réactif géo-polymère ou hydrosadalite transforme la matrice argileuse

contenue dans la latérite en un composé tridimensionnel ayant une résistance mécanique élevée et beaucoup plus stable à l’eau.

On mélange la latérite avec le réactif et on les malaxe selon les procédés suivants :

. dans un premier temps, on fait le mélange à sec ; . lorsque ce mélange est bien homogène, on ajoute une quantité d’eau en fonction de la teneur en eau optimum et on continue le malaxage. On effectue ensuite, le moulage, le pressage, le séchage à l’abri de la chaleur pendant 7 jours.

Après le séchage, les éprouvettes d’essais seront cuites à une température déterminée pendant 4 heures. Ces températures sont variables, on a adopté les suivantes : 150°C, 300°C ou 450°C.

Enfin, on les refroidit avant de les stocker.

55


Les différents essais suivants ont été effectués et ont fait l’objet de différentes dénominations selon la quantité de réactif utilisé.

Tableau n°24: Dénomination et composition des latérites stabilisées par géo-polymérisation

Teneur en réactif [%] 0 3 5 10 12

Sans cuisson G1 G5 G9 G13 G17 150°C G2 G6 G10 G14 G18 300°C G3 G7 G11 G15 G19 450°C G4 G8 G12 G16 G20

On a immergé dans l’eau pendant 24 heures quelques échantillons pour

pouvoir obtenir les valeurs de la résistance à la compression à l’état humide. Ci-après les résultats obtenus :

Tableau n°25: Résultats obtenus pour la stabilisation par géo-polymérisation

Température de cuisson Echantillons Rc à l’état sec [bar] Rc à l’état humide

[bar]

Sans cuisson

G1 3,52 - G5 6,37 - G9 8,41 4,33

G13 15,29 6,88 G17 18,38 10,96

150°C

G2 4,20 - G6 11,21 3,06

G10 13,50 7,13 G14 19,36 11,97 G18 21,66 14,52

300°C

G3 - - G7 11,97 -

G11 17,07 - G15 23,69 - G19 32,70 -

450°C

G4 - - G8 15,16 -

G12 21,02 - G16 32,10 - G20 47,39 -

La valeur de la porosité moyenne obtenue est égale à 13,50%. On remarque que :

56

- seul, l’échantillon G18 à 12% de réactif et cuit à 150°C est conforme à la norme du point de vue résistance à l’eau. On peut dire aussi que d’autres compositions peuvent donner des échantillons conformes aux normes si on les cuit à plus hautes températures (300°C, 450°C) ;

- la résistance à la compression à l’état sec augmente sensiblement en fonction de la quantité de géo-polymère utilisée et en fonction de la température de cuisson. Par contre, l’augmentation de la température de cuisson sur les éprouvettes non traitées ne produit aucun effet significatif.

XII/Utilisation de quelques stabilisants routiers [26] et [27]


Les stabilisants routiers utilisés sont des liquides très concentrés ou des granules qui sont encore à diluer et dissoudre dans l’eau pour faciliter le mélange. La teneur en eau prise est aux alentours de 20% du poids du sol sec. On prend les 4 types de stabilisants suivants et après on va comparer les résultats:

- CONAIDCBR+ ; - Road Amine ; - Rhénolite ; - Ecobond.

On pourra ajouter ou non un adjuvant. C’est un produit hydrophobant qui est le sikalite. Celui qu’on a utilisé est appelé Néantol.

2/Mise en œuvre

On mélange le stabilisant avec la latérite et on fait leur malaxage pour avoir

une bonne homogénéisation du mélange et aussi une bonne répartition de l’humidité. Pendant le malaxage, on corrige la teneur en eau utilisée jusqu’à atteindre celle qui est optimale. Pour ce faire, on ajoute petit à petit une quantité d’eau jusqu’à ce que le sol puisse faire une boule dans la main et se casse facilement en tapant avec un doigt de l’autre main. On fait le moulage de façon à obtenir la forme voulue, et ensuite on passe au compactage, démoulage et enfin au séchage.


Ici, l’efficacité de la stabilisation dépend très fortement de la quantité du

stabilisant à utiliser. Les différentes teneurs en stabilisant utilisées, c’est-à-dire en pourcentage de

sol, sont résumées dans le tableau suivant :

57

Tableau n°26: Différentes teneurs en stabilisants utilisés

Stabilisants Teneurs utilisées [ml/kg] CONAIDCBR+ 2,5 5 10 15 Road Amine 1 2,5 5 10

Rhénolite 2,5 5 10 20 Ecobond (*) Demi-normales Normales Deux fois normales

(*) Pour le stabilisant Ecobond, les teneurs demi-normales, normales et deux fois

normales sont expliquées par le tableau suivant : Tableau n°27: Proportions des sous produits Ecobond

Composition d’Ecobond

( kg / kg de sol) Demi-normal Normal Deux fois normales

Ecobond1 0,0027 0,0054 0,0108 Ecobond2 0,0070 0,0140 0,0280 Ecobond3 0,0003 0,0006 0,0012 Ecobond4 0,0050 0,0100 0,0200

Les différents types d’éprouvettes conçues avec ses stabilisants routiers sont classés

dans le tableau ci-dessous. Tableau n°28: Différents types d’éprouvettes conçues

Dénomination Stabilisant Teneur Adjuvant Témoin Non - non CON1 Con-Aid 2,5ml/kg Non CON2 Con-Aid 5ml/kg Non CON3 Con-Aid 10ml/kg non CON4 Con-Aid 15ml/kg Non ROA1 Roadamine 5ml/kg non ROA2 Roadamine 10ml/kg Non RHE1 Rhénolite 10ml/kg Non RHE2 Rhénolite 20ml/kg Non ECO1 Ecobond ½ normal Non ECO2 Ecobond Normal Non ECO3 Ecobond 2 fois normales Non ECO4 Ecobond Normal 1mg/kg ECO5 Ecobond normal 2mg/kg

Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau ci-dessous.

58

Tableau n°29: Résultats obtenus pour la stabilisation des latérites par des stabilisants routiers

Echantillons Retrait (%) Coefficient

d’absorption d’eau (%)

Résistance à la compression à l’état sec (bar)

Témoin 6,30 2,75 16,58 CON1 8,06 2,01 16,18 CON2 7,78 1,99 10,86 CON3 11,57 - 32,18 CON4 9,26 - 23,25 ROA1 10,65 - 41,30 ROA2 12,50 - 35,24 RHE1 10,65 - 46,40 RHE2 10,65 - 59,76 ECO1 6,30 2,29 22,73 ECO2 6,85 1,98 32,10 ECO3 6,67 2,21 30,27 ECO4 7,69 1,93 33,94 ECO5 8,52 1,89 35,74

Du point de vue comportement dans l’eau, on a remarqué qu’après plusieurs

minutes d’immersion dans l’eau, l’échantillon commence à se casser. On a conclu que ces types de latérites stabilisées par les stabilisants routiers ne résistent pas à l’eau. L’adjonction de ces stabilisants routiers avec la latérite de Vontovorona donne des résultats insatisfaisants du point de vue comportement à l’eau. Par conséquent, on n’a pas pu réaliser des essais sur la porosité.

Du point de vue retrait, on peut dire que ces éprouvettes stabilisées sont acceptables, mais il est à signaler que celles stabilisées avec l’Ecobond présentent un minimum de retrait par rapport aux autres stabilisants routiers. Enfin, sur le plan résistance, on a constaté que les éprouvettes stabilisées ont une valeur supérieure à l’éprouvette témoin sauf pour celles stabilisées avec le Conaid. L’ajout de produit hydrophobant (le néantol) diminue le coefficient d’absorption d’eau. Ici, la quantité de néantol de 2mg/kg est insuffisante pour que le produit puisse résister à l’eau.

XIII/ Stabilisation par l’émulsion polymère : « reverseal 16 » [28]

1 /Produits utilisés

Le produit utilisé comme stabilisant est l’émulsion polymère. On effectue la fabrication d’émulsion polymère dans les laboratoires à l’aide

de beaucoup d’ingrédients dont ci-après un exemple de constituants.

59

Tableau n°30: Exemple courant de fabrication des émulsions polymères

Ingrédients majeurs Ingrédients mineurs 1/Polymère 32,46% 2/Eau 63,94% 3/Emulsifiant 2,27% 4/ Initiateur 0,33% Quantité totale : 99,00%

1/ Agent de transfert chaines 2/ Solution 3/ Solvant 4/ Bactéricide 5/ Anti-moussant 6/ Traiteur des monomères libres Quantité totale : 1,00%

Nous avons choisi le reverseal 16 qui est une émulsion polymère fabriquée en

Asie. C’est un liquide noir disponible dans le commerce des émulsions importées (comme le bitume) et qui ne doit pas être mélangé avec tous les produits chimiques surtout avec le ciment [22]

2/Mise en œuvre

On fait le mélange latérite-stabilisant selon des proportions différentes selon

le tableau ci-après, et on a obtenu des produits stabilisés après malaxage, pressage et séchage à l’air pendant 28jours.

Tableau n°31:Pourcentage des constituants pour la stabilisation de la latérite par le reverseal 16

N° de l’échantillon Pourcentage du liant [%]

Pourcentage de latérite dans le

mélange [%]

Volume de l’eau de gâchage [ml]

REV1 0,5 99,5 100,0 REV2 1,0 99,0 110,0 REV3 2,5 97,5 105,0 REV4 4,0 96,0 125,0

Témoin 0 100 127,0


Nous résumons dans le tableau ci-après les résultats sur les essais de performance du « reverseal 16 » :

60

Tableau n°32 : Résultats obtenus pour la stabilisation de la latérite par l’émulsion polymère : « reverseal 16 » Désignation Matériaux stabilisés avec le « reverseal 16 »

Témoin N° de l’échantillon REV1 REV2 REV3 REV4

Rc à 28 jours à l’état sec (bars) 37,508 50,225 54,801 65,980 24,200

Rc à 28 jours à l’état humide

(bars) 8,731 18,729 20,436 29,726 -

Rt à 28 jours à l’état sec (bars) 3,750 5,022 5,480 6,598 2,420

Rcis à 28 jours à l’état sec

(bars) 125,026 151,861 182,669 219,993 80,660

Retrait linéaire (%) 1,694 1,785 1,785 1,886 3,636

Teneur en eau (%) - 16 - 11 25,3

Porosité (%) - 19,285 - 12,565 Désagrégation

Nous retrouvons dans les figures suivantes les courbes représentant les résultats ci-dessus : Figure n°15 : Porosité du « reverseal 16 »

Figure n°16 : Résistance à la compression à 28 jours du « reverseal 16 »

19,285

12,565

0

5

10

15

20

25

REV1 REV4

Poro

sité

en

[%]

Pourcentage du liant en [%]

porosité du " reverseal 16"

61

Nous constatons par le tableau ci-dessus et les différentes figures que :

- la résistance à la compression à l’état humide montre de bons résultats puisque ça varie de 8,731bars à 29,726bars ;

- la porosité diminue de 19,285% à 12,565% ; - ici, l’utilisation de 4% de reverseal 16 pour 96% de latérite offre le

meilleur résultat (REV4), donc plus le pourcentage en reverseal 16 augmente, plus le résultat est bon.

XIV/ Stabilisation par extrusion à froid [29]


Le produit de stabilisation utilisé est composé de :

- argile ; - ciment ; - eau.

2/Mise en œuvre

La latérite, après avoir été broyée, est tamisée à un tamis d’ouverture 2mm. Le mélange latérite-argile-ciment se fait avec un bon dosage. Il existe deux façons de faire le dosage :

- le dosage volumétrique qui utilise comme gabarit doseur les volumes connus comme la brouette, le seau… ;

0

10

20

30

40

50

60

70

REV1 REV2 REV3 REV4

Rc 2

8 jo

urs m

oyen

ne e

n [b

ars]

Pourcentage du liant en [%]


Rc28 à l'état humide (bars)

62

- le dosage pondéral qui utilise des matériels de pesage avec précision. Ex : 10g à 50g. Plus la quantité est faible, plus la balance devra être précise. Après avoir fait le dosage et réalisé le mélange, il faut passer au

malaxage. Il y a deux façons de faire le malaxage : - le malaxage à sec a pour but d’homogénéiser le mélange et aussi pour

avoir une bonne répartition du ciment. Le temps minimal de malaxage est de 3mn à 4mn, pour qu’il n’y ait pas de risque de diminution de l’efficacité de la stabilisation ;

- le malaxage humide qui consiste à humidifier le mélange à la teneur en eau optimale. Une erreur de teneur en eau de 1 à 2% peut engendrer une baisse de 2 à 10% de la masse volumique sèche des blocs. Il faut noter que pour la stabilisation au ciment, le temps de malaxage

humide ou plutôt le temps de retenue doit être relativement court sous risque de favoriser une prise anticipée du ciment et la création de concrétions qui seront néfastes à la résistance mécanique des produits.

La fabrication par extrusion a pour but de réaliser des produits creux à faible épaisseur de parois, donc de faible densité apparente. On introduit dans l’extrudeuse le mélange pour le façonner. A la sortie des filières, les boudins sont découpés suivant la longueur voulue des produits. Ensuite, on procède à une cure d’eau de 5 à 14 jours qui est vraiment indispensable pour la résistance du produit. Après, on effectue le séchage qui consiste à évaporer l’eau, et qui se fait à l’abri du soleil pour éviter le retrait trop rapide. Le séchage se fera d’environ 14 jours. A titre d’indication, les essais de production ont été effectués dans l’usine TABIMA à Sabotsy Namehana.


Les quantités de matériaux utilisées dans cet essai de stabilisation sont

définies ci-dessous :

Tableau n°33: Dosage pondéral théorique pour la stabilisation par extrusion

Matières Taux [%] Latérite 65 à 75 Argile 15 à 25

Ciment 06 à 12 Eau 16 à 22

Sur la base des résultats, le dosage volumétrique adopté est le suivant : . 15 volumes de latérite soit 69% avec ρL = 1,3 kg/dm3 ; . 5 volumes d’argile soit 23% avec ρA = 0,9 kg/dm3 ; . 1,75 volumes de ciment soit 8% avec ρC = 1,2kg/dm3.

63

Enfin, ce dosage volumétrique adopté correspond au dosage pondéral suivant :

Tableau n°34: Dosage pondéral utilisé par la TABIMA pour la stabilisation par extrusion

Matières Taux [%] Latérite 75 Argile 17

Ciment 08

Les résultats sont présentés dans le tableau ci-après:

Tableau n° 35: Caractéristiques des échantillons extrudées

Porosité [%] Rc à 28jours [bar] Etat sec Etat humide

Echantillon extrudée 16,50 29,20 13,50

Ce produit en terre stabilisée offre des résultats assez satisfaisants en matière de résistance à la compression à sec. Le résultat à l’état humide est par contre modeste car il y a insuffisance du degré de malaxage à sec et humide ou insuffisance du degré de densification au niveau de l’extrudeuse due au disfonctionnement de la pompe à vide.

64

Chapitre V : Comparaison des résultats expérimentaux

I/ Calculs du coût de chaque type de latérite stabilisée

Nous allons effectuer tous les calculs pour une brique stabilisée de dimension 20x10x8cm et conçue par la méthode artisanale.

1/ Colle de composition spécifique

- l’ail : 4 paquets d’ails pèsent 1,450kg et coûtent 2400Ar. Après épluchage, on

obtient 1,175 kg de gousses d’ail. Avec une perte en eau de 47% de sa masse pendant le séchage, cette quantité donne 622,75g de poudre après broyage. Donc, le prix de 622,75g de poudre vaut 2400Ar. D’où le prix de 1kg de poudre est égal à 3854 Ar et 12g de poudre coûte 46,25Ar.

- le lait et l’acide acétique : 1 litre de lait coûte 1200 Ar. On obtient en moyenne 62g de caséine pour

1litre de lait. En outre, on utilise 5ml d’acide acétique par litre de lait pour l’extraction de la caséine. Le prix du litre d’acide acétique vaut environ 1600Ar, donc 5ml d’acide acétique va coûter 8Ar. Alors, d’après calculs, pour obtenir 6g de caséine, on dépense 124 Ar.

- le blanc d’œuf : Le prix de l’œuf est de 300 Ar. Si dilué à 20%, on obtient 40ml de blanc d’œuf

à environ 50Ar. - la chaux :

Le prix de 1kg de chaux coûte environ 450Ar. Donc 42g de chaux coûtera 18,90Ar

Le calcul pour l’obtention du prix de la colle sera résumé dans ce tableau :

Tableau n°36 : Prix de la colle spécifique Echantillon Quantité Prix

Composition massique en %

Chaux éteinte 42g 18,90 Ar Caséine du lait 6g 124 Ar

Poudre d’ail 12g 46,25 Ar Blanc d’œuf dilué à 20% 40ml 50 Ar

Le prix de la colle de 100g 239,15Ar (~ 239 Ar)

Le coût de la main d’œuvre d’une brique stabilisée (méthode artisanale) d’après une enquête effectuée auprès des habitants des environs de Vontovorona est de 10Ar. Donc, pour une brique de dimension 20x10x8 cm et de densité 1,76g/cm3 dont le poids après calcul donne 2816g ; on a besoin de 281,6g (10%) de

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cette colle soit 673 Ar, et additionné du coût de la main d’œuvre donne 683Ar. La latérite étant extraite sur le lieu.

2/Résidus bitumineux obtenus par régénération des huiles usagées [9]

D’après le tableau 7, on obtient 26,06% de résidus bitumineux et 57,32% d’huiles de base pour une quantité d’huiles usagées de 445g, soit 116g de résidus bitumineux et 255g d’huiles de base. Donc pour l’obtention de 10g de résidus bitumineux, on a besoin de 38,36g d’huiles usagées et pour 281,6g de résidus bitumineux, il faut 1080g d’huiles usagées.

L’huile de base récupérée pour 383,6g d’huiles usagées a pour quantité 219,90g. Le prix du kg de cette huile est d’environ 1635 Ar.

Pour avoir une brique stabilisée de dimension 20x10x8, il faut 281,6g (10%) de résidus bitumineux et 2534,4g (90%) de latérite. Par la suite, le prix d’une brique stabilisée par les résidus bitumineux par la méthode artisanale sera calculé dans le tableau ci-après :

Tableau n°37 : Calcul du prix d’une brique stabilisée par des résidus bitumineux

Produits utilisés Unité Coût unitaire (Ar) Quantité Montant

(Ar) Huile vidange Kg 250 1,080 270,00

Acide sulfurique Litre 4 000 0,033 132,00 Chaux commerciale Kg 450 0,026 11,70 Argile (terre activée) Kg - 0,011 -

Latérite Kg - 2,534 - Coût des combustibles Fft 80 1,000 80,00

Main d’œuvre U 10 1,000 10,00 Total de dépenses 503,70

Huiles neuves récupérées Kg 1635 0,220 359,70

Donc le prix d’une brique stabilisée par régénération d’huiles usagées sera réduit à 144 Ar.

Notons qu’on utilise comme combustible pour la distillation des huiles usagées des matériaux artisanaux comme les copeaux de bois récupérés dans les usines de menuiserie bois et/ou la balle de paddy.

3/ Utilisation des pailles de riz

Pour ce calcul, on va négliger le coût de la paille de riz car on en trouve partout dans l’île, Madagascar étant un grand producteur de riz. Donc notre calcul se limitera sur le coût des additifs.

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Pour l’approche biochimique, on a besoin d’urée comme source d’azote (environ 60mg pour 10g de latérite) et de tampon phosphate (environ 5ml) pour fixer le pH du milieu de fermentation. Le coût de ces produits est négligeable. Le liquide de rumen (200ml pour 10g de latérite) pourra être récupéré dans les abattoirs.

Pour l’approche chimique, on a besoin d’environ 10g de soude estimée à 1800Ar/Kg et d’argile qu’on peut récupérer dans les vallées de Vontovorona.

Le coût des autres additifs sera résumé dans le tableau ci-dessous :

Tableau n°38 : Prix des composants du mélange à base de chaux

Matière Prix [Ar] Lait 0,25l + quelques gouttes

d’acide citrique 308

Chaux 17,5g 8 Œufs 6 1800

Ail 75 Total 2183

Pour une brique, on a besoin de 2% de ce mélange ; par conséquent, le coût d’une brique stabilisée de 20x10x8cm par la paille de riz en approche biochimique ( y compris le coût de main d’œuvre) est d’environ 54Ar et le coût d’une brique stabilisée par la paille de riz en approche chimique donnera 73Ar.

4/ Stabilisation par la silice active additionnée de l’urée

Pour une brique de 20x10x8cm, il faut 2‰ d’urée et 10% de silice active. La masse de cette brique est, comme nous avons déterminé dans les paragraphes ci-dessus de 2816g. La masse de l’urée est alors de 5,632g et la masse de la silice active est de 281,6g. On obtient 92% de silice active dans 100% de cendre de balle de paddy, d’après le tableau n°14.

Pour 100g de balle de paddy, on extrait 93g de silice active ; par conséquent, pour 281, 6g de silice active, il faut 302,79g de balle de paddy.

1kg de balle de paddy coûte 350Ar, par la suite 302,79g va coûter 106Ar et 1kg d’urée coûte 1200Ar, donc 5,632g coûte 6,75 Ar. Le prix d’une brique stabilisée par la silice active additionnée de l’urée est alors 122,75 Ar arrondi à 123Ar (y compris la main d’œuvre par fabrication artisanale).

5/ Stabilisation par feuilles et tiges de patates douces

Le prix des feuilles et tiges de patate douce de 500g est d’environ 100Ar pour stabiliser 85g de latérite. Pour une brique de masse 2816g, on a besoin de 422,4g de

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feuilles et tiges de patate douce, soit le prix de 84,48Ar. Le coût total d’une brique stabilisée est alors de 94,48 Ar arrondi à 95Ar.

6/ Stabilisation par le ciment

On fait le calcul avec 10% de ciment qui pèse 281,6g et coûte 168,96 Ar. Le prix de la brique stabilisée obtenue sera alors d’environ 179Ar.

7/ Stabilisation par la chaux

On a utilisé la teneur en chaux de 6%, c'est-à-dire 6% de 2816g qui est égal à 168,96g. Or 1kg de chaux coûtent 450Ar, donc le prix de la chaux utilisée est 76 Ar. On obtient le prix de brique d’environ 86Ar, après addition du prix de main d’œuvre.

8/Stabilisation par la bouse de vache

On va faire le calcul sur l’échantillon qui est composé de 5% du liant liquide et 10% du mélange « lait-ail-jus de bananier ».

Le prix du mélange est dominé par le prix du lait donc on peut négliger le prix des autres additifs. Donc le prix de l’additif est environ Ar 150.

Le prix de bouse de vache est Ar 500 par seau de 15l chez les fermiers. Or on a utilisé une petite quantité du filtrat, obtenu après fermentation de bouse de vache, donc on prend comme prix Ar 10. Après addition avec le prix de la main d’œuvre, on obtient 170Ar.

9/ Stabilisation par polymérisation de la matrice argileuse

Le kaolin est extrait sur le site d’extraction donc son prix dépend au coût de mains d’œuvre et frais de déplacement.

Le four qu’on va utiliser pour la cuisson de nos briquettes est un four artisanal. Comme combustible, on a utilisé la balle de paddy estimé à Ar 50 par brique.

On va faire le calcul du prix de réactif à partir de la teneur 12%, c’est-à-dire 337,92 de réactif qui contient 80g de soude.

Or 1kg de soude coûte Ar 1800, donc le prix de 80g est Ar 144. Après addition avec le prix de main d’œuvre Ar 10, et le prix de combustible estimé à Ar 50, on obtient un prix de brique de 204Ar.

10/ Stabilisation par un stabilisant routier

Nous retiendrons seulement la brique ECO2 qui a la composition suivante.

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Tableau n°39 : Type d’échantillon retenu Brique Stabilisant Teneur Adjuvant ECO2 Ecobond Normal néant

Pour une teneur, disons normal de Ecobond, les consommations respectives en kilogramme de chaque sous produit par kilogramme de terre sont les suivantes :

On a obtenu les prix respectifs des sous-produits Ecobond via leur fournisseur.

Tableau n°40 : Coût du stabilisant

Ecobond Consommation en kg de EB par kg de sol

Prix Unitaire (Ar/kg)

Coût en Ar/kg de terre

EB#1 0,0054 1635 8,83 EB#2 0,0140 1635 22,89 EB#3 0,0006 1635 0,98 EB#4 0,0100 825 8,25

Total 40,95

Pour une brique 20x10x8cm de masse 2816g, le coût du stabilisant est de 115 Ar et additionné du prix de main d’œuvre 10Ar, le coût de la brique est évaluée à 125Ar.

11/ Stabilisation par le « reverseal 16 »

Le prix d’un baril de reverseal 16 est de Ar 474 952,04.Un baril a une capacité 166 litres. La masse volumique d’émulsion reverseal 16 est 0,8t/m3. On a besoin de 4% de reverseal 16 pour stabiliser une brique de 2816g. Donc le poids de reverseal 16 nécessaire est 112,64g dont le prix d’après calcul sera 403 Ar. Après addition du coût de la main d’œuvre, le prix d’une brique 20x10x8 sera 413Ar.

12/ Stabilisation par extrusion

Pour savoir le coût du stabilisant, nous avons procédé par les calculs suivants. On a utilisé une teneur de ciment à 8%, donc pour une brique de 2816g, le poids du ciment est 225,28g qui vaut Ar 135,17.

En additionnant ce résultat avec le prix de base de Ar 10, on obtient le prix de revient d’une brique à environ 145Ar.

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II/ Tableaux de comparaison

Tableau n°41 : Comparaison des résultats

Stabilisants Rc28 à l’état sec

(bars)

Rc 28 à l’état humide (bars)

Porosité Avantages de la méthode

Complexité de la méthode

Coût d’une brique

Colle de composition spécifique

18,65 calcul impossible

28% Produits faciles à trouver

Pas difficile 683Ar

Résidus bitumineux 41,67 17,99 4,37% Récupération d’huiles neuves

Utilisation de machines à distillation

144 Ar

Pailles de riz par approche chimique

46,10 9,54 17,09% Produits faciles à trouver

Nécessité de cuisson de la paille

73Ar

Paille de riz par approche

biochimique


Il faut 7j pour la décomposition thermique de la

paille

54Ar

Silice active + urée 30,50 15,92 9,7% Produits faciles à trouver

Nécessité de 15j pour la réduction de

fer

123Ar

Feuilles et tiges de patates douces

46 calcul impossible

calcul impossible

Produits faciles à trouver

Besoin de beaucoup de temps de pourrissage

95Ar

Ciment 60,53 29,21 18,30% Facilité de mise en œuvre

Pas difficile 179 Ar

Chaux 22,97 calcul impossible

27,22%

Mise en œuvre facile

Absorbe beaucoup trop d’eau

86 Ar

Bouse de vache avec additifs


Nécessite 2j de fermentation

170Ar

Polymérisation de matrice argileuse (l’hydrosadalite)

21,66 14,52 13,50% On trouve aussi la matrice

argileuse chez la latérite

Méthode un peu complexe (réaction avec la soude à une

t° 100°C)

204 Ar

Stabilisant chimique (l’Ecobond)

35,10 Calcul impossible

Calcul impossible

Facilité de mise en œuvre

Produits importés de l’étranger

125 Ar

Emulsion polymère (le Reverseal 16)

65,98

29,73

12,56%

Facilité de mise en œuvre

Produit importé de l’étranger

413 Ar

Extrusion + stabilisation par

ciment additionné d’argile

29,20 13,50 16,50% Produit facile à trouver

Utilisation de machine :

extrudeuse

145 Ar

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Dans le tableau suivant, nous avons les remarques concernant la meilleure utilisation de chaque produit stabilisant pour son efficacité sur la latérite.

Tableau n°42 : Remarques complémentaires sur les différents stabilisants

Stabilisants Remarques Colle de composition spécifique - c’est un bon stabilisant selon son indice de

plasticité (Ip>8,5%) ; - le calcul de Rc 28 à l’état humide est impossible à cause de son absorption excessive d’eau.

Résidus bitumineux les huiles usagées sont abondantes à M/scar (>50t/mois).

Pailles de riz par approche chimique la LLRAC est la plus efficace. Paille de riz par approche biochimique la LSLL est la plus efficace.

Silice active + urée de l’urée uniquement à 2‰ est suffisante pour un bon résultat.

Feuilles et tiges de patates douces impossible d’effectuer les calculs à l’état humide parce que le produit ne résiste pas

à l’eau. Ciment très bon matériau. Chaux impossible d’effectuer le calcul à l’état

humide à cause de son absorption excessive d’eau

Bouse de vache avec additifs

-le matériau obtenu résiste au jet d’eau ; -le meilleur mélange est obtenu avec 5% de

bouse de vache et 5% de mélange à base d’ail.

Polymérisation de matrice argileuse nécessité de cuisson (Le meilleur produit est obtenu avec 12% de

réactif cuit à 150°C). Stabilisant chimique

(Ex :Ecobond) nécessité d’augmenter l’ajout de produits

hydrophobants. Emulsion polymère : le reverseal 16 plus la proportion en reverseal 16

augmente, plus on a de bons résultats. Extrusion cas des briques uniquement.

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Chapitre VI : Interprétation des résultats

I/ Quelques interprétations et suggestions

1/ Nous avons pu constater que 5 types de stabilisants suivent les normes de la fabrication des produits stabilisés (USA) c'est-à-dire « la valeur de la porosité inférieure à 15% et Rc28 > 14bars »[30]. Donc, ce sont de très bons stabilisants dont nous conseillons l’utilisation malgré leur coût un peu élevé :

- silice active obtenue dans les cendres des balles de paddy additionnée d’urée ;

- résidus bitumineux extraits dans des huiles usagées ; - ciment Portland; - polymérisation de matrice argileuse ; - utilisation d’une émulsion polymère : le reverseal 16.

2/ L’utilisation de la silice active obtenue dans les cendres des balles de paddy additionnée de l’urée est la plus avantageuse car elle suit les normes sur les résistances et la porosité et qui donne le premier produit le moins cher : coût à 123 Ar.

3/ La régénération des huiles usagées est la deuxième variante la plus performante du point de vue coût : 144 Ar car on a obtenu de l’huile neuve qu’on peut vendre à 360Ar dont on déduit du coût total investi estimé à 504Ar.

4/ Les résultats obtenus sur la fabrication de brique extrudée stabilisée par le ciment avec ajout d’argile sont également intéressants. Pour améliorer sa résistance à la compression à l’état humide, il est nécessaire de faire de bon malaxage et une machine extrudeuse performante. On a obtenu une réduction du coût d’une brique stabilisée au ciment, allant de 179 Ar à 145Ar.

5/ La production de géo-polymère est à conseiller, puisqu’il est facile de trouver de la kaolinite( qui contient l’oxyde mixte de silicium et d’aluminium) à Madagascar.

6/ L’utilisation de la bouse de vache est également très intéressante, mais à notre avis, il faut ajouter des produits hydrophobants [31] comme la sikalite ou la bentonite [32] par exemple, pour une bonne étanchéité du produit fini en vue de sa résistance à l’état humide. On peut procéder de la même manière pour les pailles de riz, les feuilles et tiges de patates douces qui sont abondantes à Madagascar, la chaux et les stabilisants chimiques (Conaid, rhénolite…). On peut également utiliser des produits seulement hydrofuges (ex : les huiles végétales, les résines, le sel…) pour un bon résultat.

7/ Sans ajout de produits hydrophobants ou hydrofuges, on peut aussi utiliser les stabilisants juste ci-dessus pour les murs intérieurs et à l’abri de la pluie puisque la

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valeur de leur Rc28 à l’état humide est inférieure à 14 bars alors que le résultat du Rc28 à l’état sec donne une valeur supérieure à 21 bars (normes internationales). Il suffit de leur attribuer un enduit de ciment ou enduit bâtard (ciment + chaux) ou (ciment + latérite), pour leur résistance. (cas des murs).

8/ D’après les différentes recherches effectuées, nous avons conclu que les terres arables qui contiennent de l’humus (substances colloïdales noirâtre, résultant de la décomposition partielle par les micro-organismes, de déchets végétaux et animaux) auront de meilleurs résultats que les latérites. En effet, les produits stabilisants sont déjà existants dans les terres arables (ex : l’urée). L’urée améliore beaucoup, même en faible quantité, la qualité des produits stabilisés (ex : cas de la silice active).

La fermentation pendant un moment bien déterminé (à définir après essais) de la latérite donne également une meilleure résistance. (Si le temps de fermentation augmente, Rc augmente).

Donc à notre avis, il est nécessaire d’améliorer la qualité de la latérite par l’ajout de l’urée et/ou sa fermentation avant sa stabilisation, pour de meilleurs résultats. (Ex : pour la stabilisation par la bouse de vache ,…).

9/La qualité de la latérite stabilisée par le ciment est très performante, mais pour diminuer son coût, on peut l’associer avec la chaux, dont le coût est plus faible. Leur quantité est estimé à : soit 2% de ciment et 4% de chaux avec ajout d’argile en faible quantité [2].

10/ La stabilisation par ces différents produits présente un grand avantage car ils sont faciles à trouver du fait qu’ils abondent presque tous à Madagascar.

11/ L’inconvénient de quelques stabilisants, d’après le tableau 41, c’est la complexité de leur méthodes de fabrication. Citons quelques exemples :

- nécessite du temps pour une meilleure performance (cas de la paille de riz, la silice active, les feuilles et tiges de patate douce et la bouse de vache) ;

- nécessité de cuisson (cas de la paille de riz et de l’hydrosadalite) ; - produits importés (cas des stabilisants chimiques et du reverseal 16) ; - nécessite l’utilisation de machine (cas de la stabilisation par extrusion

et des résidus bitumineux extraits dans des huiles usagées).

12/ L’utilisation de la colle de composition spécifique est à rejeter, parce qu’elle est trop coûteuse.

13/ Nous invitons les opérateurs économiques à ériger des usines pour régénération des huiles usagées avec un appareil de distillation de grande capacité, qui est très avantageux car les produits bitumineux obtenus sont de très bons stabilisants du fait

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que les valeurs des résistances mécaniques et de la porosité suivent bien les normes, et en plus, on récupère de l’huile neuve. Nous les incitons également à fabriquer des émulsions polymères (comme le reverseal 16 par exemple), pour ne plus les importer de l’Asie en vue d’une diminution de leur coût. Pour la régénération d’huiles usagées, il existe déjà quelques nouvelles usines qui s’y investissent (Annexe 4). On peut également faire des études sur les différents types de polymères (Annexe 5).

II/ Domaine d’utilisation de la latérite stabilisée

L’utilisation de la latérite stabilisée peut être multiple. Citons entre autres :

1/ les briqueteries comme - briques creuses, - briques pleines, - claustras, - briques réfractaires, - hourdis creux ;

2/ les tuiles - mécaniques, - faitières , - écailles ;

3/ les poteries et les carreaux ; 4/ l’adobe ou brique moulée à la main qui bénéficie une immense popularité

dans les pays en voie de développement. (La technique de l’adobe consiste à mouler sans compactage des blocs de briques avec de la terre crue et à les laisser sécher naturellement) ;

5/ le pisé (terre banchée in situ) : Le pisé est un procédé d’après lequel, on construit les maisons avec de la

terre. Il consiste à battre lit par lit, entre des planches, à l’épaisseur ordinaire des murs de moellons, de la terre préparée. Ainsi battue, elle se lie, prend de la consistance et forme une masse homogène. On fabrique également de cette façon les clôtures traditionnelles « tambohon’ny Ntaolo » ;

6/ dans le domaine routier comme couche de base (stabilisation mécanique, compactage) ou couche de fondation (stabilisation physico-chimique à froid : ciment, chaux, bitume). Le mélange de sol chaux, sol bitume peut être directement utilisé en couche de roulement selon l’intensité du trafic routier ;

7/ la fabrication des moules de fonderie ; 8/ l’enduit pour le bâtiment (ex : latérite + chaux, latérite + ciment) ; 9/ les blocs compressés [33]. Nous avons constaté que le compactage permet d’améliorer sensiblement les

qualités des terres. Pour fabriquer des briques compressées, un des moyens les plus efficaces est d’utiliser une presse. Il existe deux types de presse : les presses

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manuelles et les presses motorisées. Ces derniers peuvent encore être divisés en deux catégories : les presses mécaniques et les presses hydrauliques.

Pour avoir une idée sur l’efficacité des briques compressées, nous avons effectué des études supplémentaires sur des éprouvettes compressées après avoir été stabilisées par les quelques stabilisants définis ci-dessous.

Pour une raison économique, nous avons utilisé les presses manuelles.

Les résultats d’essais sur les performances mécaniques de ces éprouvettes de diamètre 5cm et de hauteur 5cm compressées à 20kg/cm² sont donnés ci-après :

Tableau n°43 : résultats obtenus après compression d’une éprouvette stabilisée ou non :

Echantillon compressée à

20kg/cm² Porosité (%) Rc28 à l’état sec

(bars) Rc28 à l’état

humide (bars)

Sans ajout de stabilisant Désagrégation 76,14 Néant*

Stabilisée avec 10% de ciment 16,9 155,53 61,21

Stabilisée avec 10% de silice active 25,7 27,81 9,81

Stabilisée avec 10% de silice active et 2‰

d’urée 7 57,5 20

Stabilisée avec l’Ecobond (3%) Désagrégation 38,74 Néant*

* Calculs impossibles car ces échantillons ne résistent pas à l’eau. Nous constatons d’après ce tableau que : - la latérite compressée seulement c’est-à-dire, sans ajout de stabilisant, ne résiste pas à l’eau mais obtient une valeur de résistance à la compression très élevée à l’état sec ; - les résultats des latérites stabilisées sont plus performants après compression.

III/ Ebauche de formules de stabilisation

Après déduction faite de toutes les études effectuées, nous avons tiré les deux formules de stabilisation ci-dessous, selon les types de stabilisant :

Pour les 5 meilleurs résultats, c’est-à-dire la stabilisation avec :

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. la silice active additionnée d’urée ;

. les résidus bitumineux extraits dans des huiles usagées ;

. le ciment CPA ;

. l’hydrosadalite obtenu par polymérisation des matrices argileuses ;

. l’émulsion polymère : reverseal 16. Nous avons comme formule :

Latérite [90% à 95%] + Stabilisant [5% à 10%]

Pour les autres stabilisants comme la stabilisation avec :

. la paille de riz ; . les feuilles et tiges de patate douce ; . la chaux ; . la bouse de vache avec additifs ; . les stabilisants routiers.

La formule est :

Latérite [85% à 90%] + Stabilisant [10% à 15%] +produit hydrophobant (ou hydrofuge)[5mg à 10mg/kg]

Pour obtenir encore de meilleurs résultats, ces formules deviennent :

Latérite [90% à 95%] + Stabilisant [5% à 10%] + compression à 20kg/mm²

ou

Latérite [85% à 90%] + Stabilisant [10% à 15%] + produit hydrophobant (ou hydrofuge)[5mg à 10mg/kg]

+ compression à 20kg/mm²

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CONCLUSION

Pour conclure, on doit dire que nous avons orienté notre travail sur la comparaison des données bibliographiques et webographiques, en exploitant des recherches déjà entamées, et en n’apportant que quelques essais complémentaires.

D’après notre étude de comparaison, les cinq premiers stabilisants les plus performants (dont les valeurs de résistances mécaniques et de porosité rentrent bien dans les normes internationales : (Rc28 à l’état sec > 21 bars, Rc28 à l’état humide > 14bars et valeur de porosité < 15%) sont :

1. la silice active obtenue par incinération de la balle de paddy additionnée d’urée dont la valeur de Rc28 donne 30,50bars à l’état sec et 15,92bars à l’état humide avec une porosité de 9,7% et un coût d’environ 123Ar ;

2. les résidus bitumineux obtenus par la régénération des huiles usagées dont Rc28 à sec est égale à 41,67bars, Rc28 à l’état humide a pour valeur 17,99bars, la porosité évaluée à 4,37% et son coût après diminution du coût de l’huile de base obtenue donne 144Ar ;

3. le ciment qui a pour valeur de Rc28 à l’état sec 60,53bars et à l’état humide 29,21bars, de porosité 12,9% et dont le prix est égal à 179 Ar ;

4. l’hydrosadalite obtenu par polymérisation de matrice argileuse dont Rc28 est égale à 21,66bars à l’état sec et 14,52bars à l’état humide. La valeur de la porosité est en moyenne égale à 13,50%. Le coût d’une brique stabilisée est estimé à 204 Ar ;

5. l’émulsion polymère « reverseal 16 » importé de l’Asie dont Rc28 à sec donne 65,98bars et Rc28 humide a pour valeur égale à 29,73bars. La valeur de la porosité est égale à 12,56% et le coût d’une brique donne le montant estimé à 413 Ar.

Notons que les caractéristiques du sol à stabiliser jouent un très grand rôle sur la performance du produit stabilisé. Nous avons conclu que les terres arables sont les meilleures, donc il faut additionner de l’urée à faible quantité à la latérite et/ou la fermenter un peu pendant quelques temps pour obtenir un bon résultat. Il faut également augmenter la dose en produit hydrophobant ou produit hydrofuge pour les stabilisants qui ne résistent pas à l’eau.(Ex : pour les feuilles et tiges de patate douce, les pailles de riz, les stabilisants routiers ou les bouses de vache).

Pour améliorer également la qualité et la résistance d’une brique stabilisée, on peut lui faire subir une compression à l’aide d’une presse manuelle (pour minimiser les dépenses en énergie) avec un taux de compression estimé à 20kg/cm².

Les prix ci-dessus sont obtenus à partir d’une brique de latérite stabilisée de dimension 20x10x8cm. Par rapport au prix d’une brique cuite de même dimension estimé à 50Ar. Ces prix sont élevés, mais ils seront plus abordables pour de plus grandes dimensions. En effet, avec des briques de dimensions 30cm x 15cm x 15cm par exemple, et en fabricant

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des moules permettant d’effectuer des tenons et des mortaises pour leur assemblage, dans le but d’éviter l’utilisation du mortier qui pourrait alourdir le coût de la construction, on pourra en tirer un grand avantage, du point de vue coût et esthétique.

Signalons également que la latérite est plus abondante que l’argile à Madagascar et en plus, pour l’obtention d’une brique cuite, on utilise de l’argile qui est également utilisée sur le plan médical, donc sera probablement coûteuse à travers le temps, sans mentionner la déforestation qu’elle peut entraîner pour sa cuisson.

Les briques stabilisées sont également avantageuses par rapport aux briques cuites concernant le facteur « temps », puisque ces dernières nécessitent une durée de séchage de 15 jours environ en plus d’une durée de cuisson de 3 jours alors que pour confectionner une brique stabilisée, on n’a besoin que 2 jours seulement.

Par la suite, nous suggérons aux opérateurs économiques, d’ériger des usines performantes pour la stabilisation de la latérite sur différents endroits de Madagascar où abonde la latérite en faisant un choix sur le type de stabilisant à utiliser.

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LISTE BIBLIOGRAPHIQUE

[1] Hugo Houben, Hubert Guillaud : « Traité de construction en terre », CRATerre EGA, 1995;

[2] P.Doat, A.Hays, H.Houben, S.Matuk, F.Victor : « Construire en terre », CRATerre, 1985 ;

[3] La Croix : « Minéralogie de Madagascar : latérite et terre rouge », Tome II, 1923 ;

[4] Dreyfus : « Les latérites, généralités, leurs utilisations techniques et routières, ISTED, 1990;

[5] P.Autret : « Latérites et graveleux latéritiques », ISTED, 1983 ;

[6] R. Maignien : « Compte-rendu de recherches sur les latérites. Recherche sur les ressources naturelles » ;

[7] J. Ayel : « Traité génie mécanique », Technique de l’Ingénieur ;

[8] J. Riquier : « Latérite et latéritisation à Madagascar » ;

[9] Edmond Bagarre : « Utilisation des graveleux latéritiques en technique routière », ISTED, 1990 ;

[10] Velomanantsoa Gabriely Ranaivoniarivo : « Contribution à l’étude des liants pouzzolanique de synthése à base de matériaux thermiquement activés à moyenne température, principalement les latérites calcinées », Thèse de Docteur Ingénieur ESPA/INSA Lyon, 1992 ;

[11] C. Gense : « Contribution de l’analyse pétrologique à l’étude de la stabilisation par le ciment des graveleux latéritiques », Paris VI, 1984 ;

[12] RANOROVELO et Paulette RASOANIMANANA : « Performance des matériaux de construction à base de latérites stabilisées à la chaux », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Mines, ESPA, 1987, 68 pages ;

[13] Antoine KOERA Rasoloniaina : « Etude de la valorisation des sous produits du raffinage des huiles usagées dans la production des matériaux stabilisés de latérite », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences des Matériaux, ESPA, 2008, 112 pages ;

[15] Zizy Aimée LINA: « Etude comparative des différentes méthodes de stabilisation de latérite », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Chimique, ESPA, 2007, 119 pages ;

79

[16] Oswald Marie Antonio RABOTOVAO : « Etude comparative de la stabilisation des latérites avec les liants :ciment et silice active additionnée de l’urée », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Chimique, ESPA, 2006, 75 pages ;

[17] IDA Nirina Razafimahaleo : « Contribution à l’étude de stabilisation de la latérite par utilisation de la paille de riz : approche chimique », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences des Matériaux, ESPA, 2005, 82 pages ;

[18] ABD-EL MALIK DIT SIRADJ’EDDINE MOHAMED SAID M.: « Contribution à l’étude de stabilisation de la latérite par utilisation de la paille de riz : approche biochimique », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences des Matériaux, ESPA, 2006, 63 pages ;

[19] Faratiana Hélia RANAIVOARIVONY: « Etude de valorisation de la patate douce : application à la stabilisation des terres argileuses », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Chimique, ESPA, 2011, 66 pages ;

[20] CON AID CBR PLUS, Technology for soil stabilisation and dust control, 2000;

[21] Ecobond Solid Soil Solutions, Technical Bulletin # 4R3, 2003 ;

[23] V. Baïkov, S. Stronguire : « Calcul des structures », Edition MIR-MOSCOU, 1984 ;

[24] Heritiana Elysée ANDRIANTSOA: « Contribution à l’essai de formulation d’un produit stabilisant », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Chimique, ESPA, 2010, 68 pages ;

[25] Riana RAZAKAVOLOLONA : « Contribution à l’étude de stabilisation du matériau latérite », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences des Matériaux, ESPA, 2003, 56 pages ;

[26] Désiré Alphonse RAKOTONDRAVALY: « Essai de fabrication de briques en terre stabilisée, à base de stabilisants routiers, cas de la latérite de Vontovorona », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences des Matériaux, ESPA, 2003, 75 pages ;

[27] Tiana Richard RANDRIAMALALA : « Aptitude au traitement chimique des sols de projet routier », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences des Matériaux, ESPA, 2003, 64 pages ;

[28] Jacques Arsène RAKOTONIRINA: « Essai de stabilisation des routes en terre par l’utilisation d’émulsion polymère : cas de la latérite de Vontovorona », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Matériaux, ESPA, 2010, 66 pages ;

80

[29] Zo Ny Aina RAKOTONIRINA et Joahary Hasina RATOVONDRAHONA: « Etude de fabrication de matériaux de construction en terre stabilisée par extrusion », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Chimique, ESPA, 1999, 68pages ;

[31] P. Habib : « Influence d’un hydrophobant sur l’infiltration de l’eau dans le sol compacté », CR, Acad-Science, Paris t 278, série B, PP 377-380 , 1974 ;

[33] Vincent Rigassi : « Bloc de terre comprimée », Vol 1 : Manuel de production, CRATerre EGA 1995.

LISTE WEBOGRAPHIQUE

[14] http://www.achibat.info/medias/fabricant/pdf/21_3_nt 202.pdf en date du 30 Juin 2012 ;

[22] http://fr.wikipedia.org/wiki/Tampon_phosphate en date du 30 Juin 2012 ;

[30] http:// www.bricozone.be/fr/gros-oeuvre/t-briques-et-porosité-19738-htmail en date du 30 Juin 2012 ;

[32] http://fr.wikipedia.org/wiki/bentonite en date du 30 Juin 2012.

ANNEXES

Annexe 1

Classification géotechnique d’après AASHO M 145 (USA)

Classification AASHO

MATERIAUX GRANULAIRES (35% ou moins de grains passant au tamis de 0.08mm)

MATERIAUX SILTEUX-ARGILEUX (plus de 35% de grains passant au tamis de

0.08mm) Classification des groupes

A-1 A-3 A-2 A-4 A-5 A-6 A-7 A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5

A-7-6 % de grains passant le tamis de

2 mm

0.4 mm 0.08mm

15max 30max 50max

25max 50max

-

10max 51max

-

35max - -

35max - -

35max - -

35max - -

36min - -

36min - -

36min - -

36min - -

Ll Ip

- 6max

- N.P.

40max 10max

41min 10max

40max 11min

41min 11min

40max 10max

41min 10max

40max 11min

41min 11min

Principaux matériaux

Fragments de pierres, graviers

et gros sables

Sables fins

Graviers et sables silteux ou argileux Sols silteux

Sols argileux

Pour A-7-5 Ip ≤ Ll – 30 N.P. = Non Plastique Pour A-7-6 Ip > Ll – 30

Annexe 2

Essai Proctor Normal et Modifié

1. GENERALITES 1.1 Domaine d’application

Le présent mode opératoire s’applique aux sols et matériaux d’origine naturelle ou artificielle destinés à constituer le corps de remblai (digues, barrages…), corps de chaussée (route, aérodrome…), les plateformes de déblai.

1.2 Principe de l’essai

Le poids volumique du sol sec d’échantillons d’un même matériau compactés d’une façon identique, à différentes teneurs en eau, varie et passe par un maximum.

La teneur en eau qui correspond au poids volumique maximal du sol sec est appelée teneur en eau maximale.

L’essai consiste à compacter dans un moule normalisé, à l’aide d’une dame normalisée, suivant un processus bien défini, un échantillon du matériau à étudier et déterminer la teneur en eau et son poids volumique sec après compactage. On répète plusieurs fois de suite l’essai, à teneur en eau croissante et on trace sur un graphique la courbe représentative du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau. Cette courbe représente un maximum dont l’abscisse est la teneur en eau optimale PROCTOR et l’ordonnée le poids volumique sec optimal PROCTOR.

En fonction de l’intensité de compactage, on distingue :

. l’essai PROCTOR normal ;

. l’essai PROCTOR modifié.

L’essai PROCTOR normal est généralement utilisé pour les travaux hydrauliques (digues, barrages…), alors que l’essai PROCTOR modifié est réservé pour les travaux de type routier.

Dans les deux cas, et pour limiter la dispersion, l’essai s’effectue dans le moule CBR sur des matériaux passant au tamis à mailles carrées de 20mm (module AFNOR n°44).

2. SPECIFICATIONS 2.1 Appareillages - un bloc de béton de dimensions minimales 400x400x250 mm3 sur lequel repose

le moule CBR ;

- un moule constitué par un tube cylindrique métallique de 152±0.2mm de hauteur, muni d’une embase, d’une hausse métallique amovible, et d’un disque d’espacement de diamètre légèrement inférieur à celui du moule et d’épaisseur 24.4mm ;

- une dame « PROCTOR normal » (à utiliser pour l’essai PROCTOR normal) constitué par un mouton cylindrique de 2490±0.1g et 51mm de diamètre guidé par une tige à l’intérieur d’un fourreau dont la hauteur de chute est de 305±0.2mm ;

- une dame « PROCTOR modifié » (à utiliser pour l‘essai PROCTOR modifié ) semblable à la précédente avec les caractéristiques suivantes : masse du mouton 4535±0.1g, hauteur de chute : 457±0.2mm ;

- une palme à araser constituée d’une lame métallique d’environ 30x200mm², biseautée sur un de ses grands côtés et d’épaisseur 6mm.

2.2 Appareillages d’usage courant - un tamis à mailles carrées de 20mm (module AFNOR n°44) ; - des récipients (cuvettes) pour séchage des échantillons ; - des bacs de contenance 5 à 10kg pour la préparation du matériau à compacter ; - des truelles ; - des spatules ; - une brosse ; - des pinceaux ; - une éprouvette graduée de 250cm3 ; - un cristallisoir de 200 cm3 ; - une balance capable de peser 800g à 0.1g près ; - une balance capable de peser 15000g à 5g près ; - une étuve permettant le séchage à la température de 105°C ; - éventuellement une étuve permettant de sécher à la température 60°C ; - une burette à huile pour graissage des parois du moule ; - des disques de papier filtre correspondant au diamètre intérieur du moule ; - un burin et un marteau ou mieux une machine à démouler ; - un linge humide.

2.3. Prise d’échantillon Utilisant le moule CBR, il faudra échantillonner 33kg de matériau pour remplir six moules (cinq pour définir la courbe PROCTOR et un supplémentaire). La masse de matériau nécessaire pour chaque essai sera donc de 5.5kg environ.

Annexe 3

Propriétés géotechniques de la latérite de Vontovorona

1/ Résultats sur les essais PROCTOR. 2/ Résultats sur les essais de plasticité :

. limite de liquidité ;

. limite de plasticité.

RESULTATS SUR LES ESSAIS PROCTOR

Essai I Essai II Essai III Essai IV Essai V DENSITE APPARENTE

SECHE

Poids total humide Ph (g) 8361 8857 9249 9526 9434 Poids du moule vide Pm

(g) 3722 3722 3722 3722 3722

Poids du sol humide Phs (g)

4639 5135 5527 5804 5712

Poids du sol sec Pss [(Psh/ 1+W)] (g)

4176.24 4497.81 4759.92 4813.07 4649.30

Volume du moule V (cm3) 2758.16 2758.16 2758.16 2758.16 2758.16 Densité apparente du sol

d (g/cm3) 1.51 1.63 1.72 1.74 1.68

Essai I Essai II Essai III Essai IV Essai V TENEUR EN EAU

Poids total humide Ph (g)

10.1 9.8 8.6 9.1 9.5 10 8 8.2 9 7.8

Poids total sec Ps (g)

9.5 9.3 8 8.5 8.8 9.1 7.4 7.4 8.2 7

Tare Po (g) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Poids de l’eau Pe

(g) 0.7 0.5 0.6 0.6 0.7 0.9 0.6 0.8 0.8 0.8

Poids du sol Pss (g)

5.5 5.3 4 4.5 4.8 5.1 3.4 3.4 4.2 3

Teneur en eau W (%)

0.127 0.094 0.15 0.13 0.14 0.17 0.17 0.22 0.19 0.26

0.11 0.14 0.16 0.19 0.23

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA PLASTICITE

LIMITE DE LIQUIDITE WL Essai n°1 Essai n°2

Mortier 1 Mortier 2 Mortier 1 Mortier 2 Nombre de coups de la coupelle 22 29

1. Poids de la tare en (g) 4 4 4 4 2.Poids total humide en (g) 5.3 5.12 9.2 8.12 3.Poids total sec en (g) 4.9 4.9 7.4 6.7 4.Poids de l’eau = (2)-(3) en (g) 0.34 0.32 1.2 0.95 5.Poids du matériau sec=(3)-(1) en (g)

0.9 0.9 3.4 2.7

6.Teneur en eau=[(4)/(5)].100 en (%)

37.77 35.55 35.29 35.18

7.Teneur en eau moyenne en (%) 36.667 35.23

LIMITE DE PLASTICITE WP Essai n°1 Essai n°2

Mortier 1 Mortier 2 Mortier 1 Mortier 2 8. Poids de la tare en (g) 4 4 4 4 9.Poids total humide en (g) 4.9 5 5.02 5 10.Poids total sec en (g) 4.72 4.8 4.9 4.9 11.Poids de l’eau = (2)-(3) en (g) 0.18 0.2 0.22 0.2 12.Poids du matériau sec = (3)-(1) en (g)

0.7 0.8 0.9 0.9

13.Teneur en eau=[(4)/(5)].100 en (%)

25.71 25.00 24.44 22.22

14.Teneur en eau moyenne en (%)

25.35 23.33

Annexe 4

Les Entreprises de recyclage des huiles usagées à Madagascar

A Madagascar, ils sont trois en lice à effectuer leurs stratégies respectives dans l’optique de développement d’un nouveau marché : le recyclage des huiles usagées.

1/ Adonis Recup Oil

En 2006, Adonis Recup Oil a mis en place un centre de traitement de déchets d’hydrocarbures. Situé à Ambatomirahavavy à environ 22km de la route nationale numéro 1, ce centre qui est établi sur un terrain de 2,5hectares collecte les déchets d’hydrocarbures sur tout Madagascar.

Des déchets issus de réservoirs de stockage, des séparateurs hydrocarbures, de la raffinerie, du stockage, des filtres à huile et à gasoil. Il collecte également des huiles usées, de fuels issus des centrales électriques, des eaux souillées et des résidus d’hydrocarbures des navires.

Le centre traite et valorise ces détritus avant d’obtenir un produit équivalent au fuel lourd. Un produit présentant une faible teneur en eau et de la quasi-absence de sédiment. Aux dires d’un responsable d’une usine opérant en zone franche, le fuel produit par Adonis aurait une meilleure productivité que le fuel traditionnel. Par ailleurs, sa viscosité permet d’économiser des frais de chauffage du bas de stockage. En outre, le prix de vente est compétitif et n’est plus taxable vu que le produit est considéré comme un « déchet valorisé ». Signalons que des analyses sont automatiquement pratiquées durant le traitement des déchets. Puis, un échantillon est fourni aux clients lors de la livraison. Un laboratoire aux normes, Labotech travaille en étroite collaboration avec le centre et est installé dans l’enceinte du domaine pour les opérations d’analyse.

Cette usine de recyclage a une capacité de traitement de 34 000 tonnes par an de résidus et produit environ 40m3 par jour de ce produit valorisé. En outre, le grand avantage de cette usine tient dans sa mobilité. En effet, les machines sont entreposées dans des containers qui peuvent être transportés par les camions partout où besoin est. Signalons également que la société Adonis s’occupe du traitement des terres polluées faute de l’absence d’un incinérateur dans le pays. D’ailleurs, la règlementation internationale autorise la neutralisation des sédiments à la chaux vive avec apport de latérite.

2/ Entreprise Patrice Wadley

Notons que l’Entreprise de Patrice Wadley est en phase d’étude pour un agrément aux normes ISO 9001 (une étude portée par le sérieux cabinet Via Conseil de François Schmitt).

Du fuel et du goudron dérivés des huiles usagées.

3/Reyoil Cie Limited

Enfin, dernier arrivé dans la course au recyclage, l’Entreprise Reyoil Cie Limites portée par le Malgache Alnoor Sabjaly et basée à Majunga. Là aussi, le principe repose sur la collecte d’huiles usagées un peu partout dans le pays et qui devrait se faire, aux dires de Monsieur Alnoor, par le biais d’un partenariat avec le distributeur pétrolier Jovenna.

Pour ce jeune entrepreneur : « les premières estimations de collecte portent sur 10 000 litres par jour mais notre capacité est de l’ordre de 20 000 avec 15 camions ».

Annexe 5

Symboles des principaux polymères (d’après la norme NF en ISO 1043-1)

Symbole Composants des termes Symbole Composants des

termes

A

Acétate, acéto, acrylate, acrylique,

acrylonitrile, alcane, alcoxil, allyle, amid,

amide.

IR Isocyanurate

AC Acétate K Carbazole, cétone AH Anhydride L Liquide, lactone

Al Amidimide M

Maléique, mélamine, méth, méthacryl,

méthacrylate, methyl, méthylène

AK Acrylate MA Acide méthacrylique, méthcrylate

AL Alcool N Nitrate AN Acrylonitrile O Octyle, oxy, oléfine AR Acrylate OH Alcool

B Bloc, butadiène, butène, butyl,

butyral, butyrate OX

Oxide

C Carbonate, carboxy P

Penta, pentène, per, phénol, phénilène,

phthalate, poly, polyester, polymère,

propionate, propylene, pyrrolidone

CS Caséine S Styrene, sulfure D Di, diène SI Silicone

E Ether, éthyl, éthylène SU Sulfone

EP Epoxy, époxyde T Téréphtalate, tétra, tri

EST Ester U Insaturé, urée

F Fluoro, fluorure, formaldéhyde, UR Uréthane

furane FM Formal V Vinyl

I Imide, iso VD Vinylidène A,AC Acétate FM Formal

A Aceto F Formaldéhyde MA Acide méthacrylique F Furane A Acrylique I Imide

A,AK Acrylate U Insaturé A,AN Acrylonitrile I Iso

A Alcane IR Isocyanure AL,OH Alcool L Lactone

A Alcoxyl L Liquide A Allyle M Maléique A Amid M Mélamine A Amide M Méth Al Amidimide M Méthcryl AH Anhydride M, MA Méthacrylate AR Arylate M Méthyl B Bloc M Méthylène B Butadiène N Nitrate B Butène O Octyle B Butyl O Oléfine B Butylene O Oxy B Butyrate OX Oxyde B Carbazole P Penta K Carbonate P Pentène C Carboxy P Per

CS Caséine P Phénol C Cellulose P Phénilène K Cétone P Phtalate C Chloro P Polyester C Chlorure P Polymère C Crésol P Propionate C Cristal P Propilène C Cyclo P Pyrrolidone D Di SL Silicone F Fluorure S Styrène

EP Epoxy D Diène EP Epoxyde S Sulfure EST Ester SU Sulfone

E Ether T Téréphtalate E Ethyl T Tri E Ethylène U Urée F Fluoro Ur Uréthane

EP Epoxy V Vinyl

Annexe 6

PROCESSUS DE FABRICATION DE BRIQUE CRUE PAR LA METHODE ARTISANALE

L’organigramme de la fabrication artisanale de brique en terre stabilisée est présenté par la figure ci-dessous :

EAU LIANT

Extraction de

la latérite Concassage

Broyage

Tamisage Dosage

Malaxage

Moulage Démoulage

Séchage Stockage

TABLE DE MATIERES

Pages Dédicaces………………………………………………………..…………………………………….………………. i Remerciements…………………………………………………………………..………………..................... ii Sommaire………………………………………………………………………………………………………………... iii Liste des abréviations et des notations ……………………………………………………………….. iv Liste des tableaux…………………………………………………………………………………………………..… vi Liste des figures………………………………………………………………………………………………………. viii Liste des photos……………………………………………………………………………………………………...… ix Liste des annexes……………………………………………………………………………………………………... x INTRODUCTION…………………………………………………………………………………………………….… 1 Première partie : Les latérites et les méthodes de stabilisation Chapitre I : Les terres argileuses…………………………………………………………………..… 2

I/ Généralités…………………………………………………………………………………...… 2 II/ Les latérites……………………………………………………………………………………..3

1. Définitions …………………………………………………………………….3 2. Formation……..…………………………….……………………………….3 3. L’induration……………..……………………………………………….… 3 4. Les minéraux constitutifs………………………………………..… 4 5. Intensité de latérisation……………………………………………. 4 6. Classification des latérites…………………………..……………… 5

Chapitre II : La stabilisation……………………………………………………………………….……7 I/ Les mécanismes de stabilisation ……………….…..…………………………… 7

1. Définition de la stabilisation…………………………………………… 7 2. Objectif de la stabilisation………………………………................ 7 3. Types de stabilisation……………………………………..…………….… 7 4. Principe de stabilisation……………………………………………….… 8 5. Types de stabilisants…………………………………....................... 10 6. Paramètres de stabilisation……………………..……………………. 10

II/ Le choix de terre à stabiliser……………………………..……………………….. 11 1. Les sols argileux… …………………………………………………... 11 2. Paramètres physico-chimique………………………………….… 11

3. Paramètres mécaniques……………………………………………... 13 4. Remarque………………………………………………………………….. 13 5. Choix particulier de la latérite de Vontovorona………………. 13

III/ Les différents types de stabilisants……………………… ………………….…21 1. Les produits les plus courants………….…………..……………… 21 2. Les produits utilisés comme produits hydrofuges …………… 22 3. Les stabilisants commerciaux…………………………….................22 4. Les stabilisants non conventionnels……………………………….. 23

5. Les stabilisants utilisés comme armatures…………………... 23 6. Les stabilisants chimiques…………………..……………………….. 24 7. Les stabilisants utilisés comme produits de

fermentation………………………………………….………….…..……. 26 8. Les stabilisants utilisés comme additifs…………..…………….. 27 9. Les stabilisants, objets d’études de quelques

Chercheurs Malgaches………………………………………………... 27 Deuxième partie : Expérimentation sur les méthodes utilisées dans la fabrication de quelques produits de stabilisation Chapitre III : Méthodes d’analyse et caractérisation……………………………….. 29

I/ Retrait………………………………………………………………………….…29 II/ Porosité………………………………………………………………………….30 III/ Indice de plasticité Ip…………………………………………….……...30 IV/ Masse volumique ……………………………………………………….. 30 V/ Absorption d’eau……………………………………………………….… 30 VI/ Résistances mécaniques……………………………………………… 31 VII/ Essais complémentaires…………………………………………... 32

Chapitre IV : Fabrication de quelques produits stabilisants………………………33 I/ Principe commune à chaque essai de stabilisation………………..… 33 II/ Stabilisation avec une colle de composition spécifique notée CS………… ……………………………………….............. 33 III/ Stabilisation par des résidus bitumineux de régénération des huiles usagées …..…………………………………….. 36

IV/ Stabilisation par la paille de riz par approche chimique……………………………………………………………………………….… 39 V/ Stabilisation par la paille de riz par approche

biochimique………………..…………………………………………………..………... 42 VI/ Stabilisation par la silice active obtenue par incinération des balles de paddy…………..…………………………... 44 VII/ Stabilisation par des feuilles et tiges de patate douce……………………………………………..…………………………46 VIII/ Stabilisation par le ciment……………………………………….……………..49 IX/ Stabilisation par la chaux……………………………………………..……….. 50 X/ Stabilisation par la bouse de vache……………………………………….… 51 XI/ Stabilisation par polymérisation de la matrice argileuse…………………………….………………………………………………….… 54 XII/ Utilisation de quelques stabilisants routiers…………………………....56 XIII/ Stabilisation par de l’émulsion polymère : le « reverseal 16 »…………………..…………………………………………… 58

XIV/ Stabilisation par extrusion à froid…………….…………..…..……………61

Troisième partie : Etude comparative de l’efficacité des stabilisants Chapitre V : Comparaison des résultats expérimentaux………………………...64 I/ Calculs du coût de chaque type de latérite stabilisée………….…… 64 II/ Tableau de comparaison………………………………………………........... 69 Chapitre VI : Interprétation des résultats………………………………….………... 71 I/ Quelques interprétations et suggestions………………………………. 71 II/ Domaine d’utilisation de la latérite stabilisée……………………….. 73 III/ Ebauche de formules de stabilisation…………………………………... 74 CONCLUSION………………………………………………………………………………………………….… 76 Liste bibliographique ……………………….…………………………………………………………….… 78 Liste webographique…………………………………………………………………………………………..80 Annexes

ETUDE COMPARATIVE DE L’EFFICACITE DE DIFFERENTS TYPES DE STABILISANTS UTILISES POUR LA STABILISATION DES TERRES ARGILEUSES, EN PARTICULIER LES LATERITES

Auteur : RAMANANARIVO Haingolalao Anjaramalala Nombre de pages : 80 Nombre de tableaux : 43 Nombre de figures : 16 Nombre d’annexes : 6 RESUME

Notre travail a été orienté sur l’étude comparative et la synthèse des résultats de recherches effectuées par plusieurs chercheurs Malgaches sur la stabilisation des latérites, en particulier celle de Vontovorona. Treize différents stabilisants ont été l’objet de ces recherches dont 5 seulement respectent la norme internationale : « résistance à la compression à 28jours > 14 bars et porosité < 15% ».

Ces cinq meilleurs résultats sont la stabilisation de la latérite par: - la silice active obtenue dans les cendres de balle de paddy, additionnée d’urée ; - les résidus bitumineux extraits dans des huiles usagées ; - le ciment Portland ; - l’hydrosadalite obtenu par la polymérisation de la matrice argileuse ; - l’émulsion polymère : reverseal 16. Les huit autres produits stabilisants nécessitent une amélioration dans leurs propriétés, par exemple, en

leur ajoutant des produits hydrophobants pour améliorer leur résistance à l’état humide. Il est possible également de renforcer la qualité de la latérite en y ajoutant de l’urée et/ou des produits de fermentation. Mots Clés : terres argileuses, latérites, stabilisations, meilleurs stabilisants, résistance à la compression, porosité. SUMMARY Our work was oriented on the comparative study and synthesis of results of the researches done by Malagasy researchers in the laterites stabilization, particularly the one of Vontovorona. Thirteen different stabilizers were the subject of these researches but five only respect the international norm: “resistance of compression after 28 days > 14 bars and porosity < 15%”.

These five best results are the laterite stabilization by: - the active silice regained from the ash of paddy bullet, with urea; - the residues bituminous got back used oils; - The Portland cement; - The “ geo-polymer reagent” obtained by polymerization of the clayey matrix; - The polymer emulsion: reverseal 16. The eight others stabilizers products need an amelioration of their properties, for example, in adding products which can protect against water to ameliorate the resistance of compression at the humidity state. It is also possible to reinforce the laterite’s quality in adding urea and/or fermentation products.

Keywords: clayey soils, laterites, stabilizations, best stabilizers, resistance of compression, porosity. Directeur de mémoire: Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely Adresse : Lot IF 03 bis Faravohitra Avaratra Sabotsy Namehana Tanà 103 Tél : 034.19.555.04

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