ETUDE COMPARATIVE DES CARACTERISTIQUES PHYSICO- …

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU

MASTER EN INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT

OPTION : GENIE CIVIL

------------------------------------------------------------------

Présenté et soutenu publiquement le 26 janvier 2016 par

Waaki Mendékizi TCHOHOU

N° 2012 0156

Travaux dirigés par :

Dr Adamah MESSAN, Enseignant chercheur au 2iE

M. Agbévidé K. KOKOLE, Chef des travaux Génie Civil au LEMC

M. Edem Y. BAITE, Doctorant au 2iE

M. Batakpa E. BLAKIME, Chef service Matériaux du LNBTP-TOGO

Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics (LNBTP- TOGO)

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr Abdou LAWANE GANA

Membres et correcteurs : M . M o u s s a L O

M. Celestin OVONO

M. Makiètyn Césaire HEMA

Promotion [2014/2015]

ETUDE COMPARATIVE DES

CARACTERISTIQUES PHYSICO-

MECANIQUES DES CIMENTS CPJ35

PRODUITS ET UTILISES AU TOGO

mailto:[email protected]

http://www.2ie-edu.org/

http://www.2ie-edu.org/

ETUDE COMPARATIVE DES CARACTERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES DES CIMENTS CPJ35 PRODUITS ET UTILISES AU TOGO

Institut International d’Ingénierie Waaki Mendékizi TCHOHOU

i

CITATION

« All birds find shelter during the rain. But eagle avoids

rain by flying above the clouds. »

A P J Abdul Kalam



ii

REMERCIEMENTS

Nous tenons à exprimer tous nos remerciements aux personnes qui ont contribué de près ou de

loin à la réalisation de ce mémoire et tout particulièrement :

Monsieur Constantin T. AMOUZOU, Président Directeur Général de CECO

GROUP, pour sa sollicitude à l’endroit de la jeunesse togolaise en général et à mon

endroit, en particulier;

Monsieur Norbert T. KONDO, Directeur Général Adjoint de CECO BTP S.A, pour

sa disponibilité et son accompagnement ;

Monsieur Yves M. TAGBA, le Directeur des Etudes de CECO BTP S.A ;

Mr Gracien ASSOUKA, tous mes collègues Ingénieurs de CECO BTP et tout le

personnel, pour leur soutien ;

Monsieur Bawubadi M. TCHAMDJA, Directeur Général du LNBTP TOGO, pour

m’avoir permis de travailler au LNBTP;

Monsieur Batakpa Edouars BLAKIME, Chef Service Matériaux du LNBTP-TOGO,

pour sa grande disponibilité à nous écouter et à nous aider ;

Monsieur Jamarlou FELIGA, Madame Diane FAWIE, mes amis stagiaires et tout

le personnel du LNBTP, pour leurs aides diverses, dans la réalisation de ce travail,

Monsieur Adamah MESSAN, Responsable du LEMC 2iE, pour avoir accepté diriger

ce travail ;

Monsieur Agbévidé K. KOKOLE, Chef des travaux Génie Civil LEMC 2iE, pour

avoir accepté codiriger ce travail ;

Mr Edem BAITE, Ingénieur en génie civil et doctorant au LEMC 2iE pour sa proximité

et pour avoir accepté codiriger ce travail avec beaucoup d’enthousiasme et de rigueur ;

Mr Dagou HOULJAKBE et tous mes collègues promotionnaires, pour leurs

collaborations multiformes ;

Tous les membres du corps professoral du 2iE, pour leurs connaissances transmises,

Mlle Yayra AGBOKOU et Mlle Eyram AGBOKOU, pour leur soutien,

A toute la famille TCHOHOU et Alliés et particulièrement à Mr TCHOOU Timbalou

Kézéré et Mme AVUGLA Abravi épouse TCHOOU et aussi à Mr Egbarè Yazas

TCHOHOU et Mme Padanani AWADE épouse TCHOHOU, pour leur soutien

indéfectible et leur présence aimante.

Que chacun, trouve ici l’expression sincère de ma plus grande gratitude.



iii

RESUME

Le présent travail traite d’une étude comparative des caractéristiques physico-mécaniques des

ciments CPJ35 produits et utilisés au TOGO et dans la sous-région. En effet, face à la politique

d’intégration et de valorisation des produits de la sous-région prônée par les organismes sous -

régionaux, plusieurs cimentiers (03) se sont installés au Togo et proposent leurs produits dont

les caractéristiques sont le plus souvent méconnues des consommateurs.

Afin de mener à bien cette étude, nous avons effectué plusieurs essais sur les ciments CPJ35 de

CIMTOGO, FORTIA et DIAMANT. En effet, ces essais ont été réalisés sur le béton et le

mortier à l’état frais et à l’état durci et également sur la pâte normalisée de ciment. On peut

citer : les essais de prise et de stabilité réalisés sur la pâte de ciment. Ainsi nous avons des

stabilités qui varient de 0.5 à 0.8 mm. Nous pouvons alors conclure que nous avons des ciments

très stables [17] et que CIMTOGO ET FORTIA ont un temps de prise moyen de 2h59min

inférieur à celui de DIAMANT qui tourne au tour de 3h30min. Sur le béton à l’état frais, nous

avons vérifié l’affaissement qui détermine l’ouvrabilité du béton et évalué la densité du béton

frais. A l’état durci, nous avons effectué les essais de flexion sur les mortiers et également les

essais de compression sur les mortiers et les bétons. Ainsi nous avons obtenu à 28 jours, les

meilleures résistances à la compression sur le béton ainsi que sur le mortier de FORTIA qui

sont respectivement 37,19 MPa sur le mortier et 27,03 MPa sur le béton. Notons que pour nos

études, le béton est dosé en ciment à 350kg/m3 suite au calcul et la composition du mortier est

fait sur la base des rapports massiques E/C et S/C (E/C = 0,5 et S/C=3) [19]. Nous avons alors

pu constater en comparant les résultats obtenus aux valeurs minimales de la norme que les

ciments étudiés ont de bonnes résistances et peuvent être utilisés en maçonnerie et pour des

ouvrages n’exigeant pas de grande résistance.

Mots Clés :

1 - Ciment

2 - Compression

3 – CPJ35

4 - Béton

5 - Mortier



iv

ABSTRACT

The present work deals with a comparative study of the physical-mechanical characteristics of

different types of cement CPJ35 produced used in Togo and sub-region. Indeed the recent

policy of integration and promotion of products in the sub-region has allowed some

manufacturers (03) to settle in Togo and propose their products whose characteristics are most

often ignored by consumers.

In order to handle this work correctly, we conducted several tests on cements CPJ35 of

CIMTOGO, FORTIA and DIAMOND. These trials were carried out on fresh and cured

concrete, mortar, and also on a normalize cement paste. Indeed these trials are: the setting of

concrete test, and the stability test carried out on pure cement paste. Thus we got the stability

values within the range of 0,5 to 0,8 mm which allow us to conclude that we have very stable

cements [17]. The average setting time of the cement from CIMTOGO and FORTIA is 2h59

which is less than the ones coming from DIAMOND, roughly about 3h30. On fresh concrete

we checked the density and the slump which specify the workability of concrete. In harden

state, we tested the bending of mortar and the compression of both mortar and concrete. Thus

we obtained at 28 days the best compressive strength on both concrete and mortar coming from

FORTIA with respective values of 27,03 MPa and 37,19 MPa. Note that for our studies,

concrete is dosed in cement with 350kg/m3 after the calculation and the mortar composition is

made on the basis of weight ratios W / C and S / C ( W / C = 0,5 and S / C = 3). We noticed

when comparing the obtained results to the minimum values given by the code that the cements

studied have good strength and can be used for masonry work and less stressed constructions.

Kee words :

1 - Cement

2 - Compression

3 - CPJ35

4 - Concrete

5 - Mortar



v

LISTE DES ABREVIATIONS

2iE : Institut International de l’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement

A/C : rapport Adjuvant sur Ciment

Aff : Affaissement

Cc : Coefficient de courbure

CPA : Ciment Portland Artificiel

CECO BTP : Consortium des Entreprises de Construction en Bâtiment et Travaux Publics

CPJ : Ciment Portland Composé

Cu : Coefficient d’uniformité

E/C = W/C : rapport massique Eau sur Ciment (w = water ; c = cement)

Esp : Equivalent de Sable au piston

Fc28 : résistance caractéristique du béton à 28 jours

FCE : classe vraie de ciment

G : coefficient granulaire

LA : coefficient Los Angeles

LEMC : Laboratoire Eco Matériau de Construction

LNBTP : Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics

MPa : Méga pascal

MDE : Micro Deval à l’eau

MdF : Module de Finesse

S : Seconde

S/C : rapport massique Sable sur ciment (s = sand ; c = cement)

t : Tonne

TDE : Togolaise des Eaux

TPS : Temps



1

TABLE DES MATIERES

CITATION ............................................................................................................................. 1

REMERCIEMENTS .............................................................................................................. 2

RESUME ................................................................................................................................ 3

ABSTRACT ........................................................................................................................... 4

LISTE DES ABREVIATIONS .............................................................................................. 5

TABLE DES MATIERES ..................................................................................................... 1

LISTE DES FIGURES ........................................................................................................... 2

LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................................... 4

INTRODUCTION GENERALE ................................................................................................ 5

CHAPITRE I :Synthèse bibliographique ................................................................................... 7

I.1. Le Ciment ......................................................................................................................... 7

I.1.1. Définition .................................................................................................................. 7

I.1.2. Constituants des ciments courants ............................................................................ 7

I.1.3. Méthode de fabrication du ciment .......................................................................... 11

I.1.4. Principe de fabrication des ciments courants .......................................................... 13

I.1.5. Les différents types de ciments ............................................................................... 14

I.1.6. Les différents types de ciments utilisés au TOGO .................................................. 16

I.2. Béton et Mortier ............................................................................................................. 17

I.2.1. Définition ................................................................................................................ 17

I.2.2. Propriété du béton ................................................................................................... 18

I.2.3. Classification des bétons ......................................................................................... 19

I.2.4. La formulation du béton .......................................................................................... 20

I.2.5. Le Mortier ............................................................................................................... 21

I.3. Rhéologie des matériaux cimentaires : le béton et le mortier ........................................ 22

I.4. Conclusion partielle ....................................................................................................... 23

CHAPITRE II : Matériels et Méthodes .................................................................................... 24

II.1. Présentation de la structure d’accueil et du laboratoire d’accueil ................................ 24

II.1.1. Présentation de la structure d’accueil : CECO BTP ................................................ 24

II.1.2. Présentation du laboratoire d’accueil : LNBTP ...................................................... 25

II.2. Caractérisation des matériaux ....................................................................................... 26

II.2.1. prélèvement d’échantillons .................................................................................... 26

II.2.2. Les propriétés générales des granulats .................................................................. 27



2

II.2.2. Les Propriétés mécaniques et physiques des granulats ......................................... 32

II.3. Dispositifs expérimentaux ............................................................................................ 37

II.3.1. Elaboration des Bétons et Mortiers ....................................................................... 37

II.3.2. Essais sur le ciment ................................................................................................ 38

II.3.3. Caractérisation du mortier à l’état frais et a l’etat durcis....................................... 44

II.3.4. Caractérisation du beton à l’état frais et a l’etat durcis ......................................... 46

II.4. Conclusion partielle ...................................................................................................... 50

CHAPITRE III : Résultats et Discussions ................................................................................ 51

III.1. Essais sur le ciment ..................................................................................................... 51

III.1.1. Ecoulement au cône de Marsh.............................................................................. 51

III.1.2. Temps de prise sur la pâte normalisé de ciment ................................................... 52

III.1.3. Stabilité ou expansion sur le ciment ..................................................................... 53

III.2. Mortier a l’état durci ................................................................................................... 54

Flexion et compression ..................................................................................................... 54

III.3. Béton à l’état frais et a l’etat durcis ............................................................................. 56

III.3.1. Béton à l’état frais ................................................................................................ 56

III.3.2. Béton a l’état durci ............................................................................................... 57

III.4. Etude comparative et canevas d’élaboration de fiche technique ................................. 60

III.4.1. Etude comparative ................................................................................................ 60

III.4.2. Canevas d’élaboration de fiche technique ............................................................ 63

CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 65

Bibliographie ............................................................................................................................ 67

ANNEXES ............................................................................................................................... 69



3

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Le processus de fabrication du ciment [21] .............................................................. 12

Figure 2: Etape de fabrication du ciment [2] ............................................................................ 13

Figure 3 : Opération de quartage [19] ...................................................................................... 27

Figure 4 : Série de tamis utilisés pour l'analyse granulométrique par tamisage ...................... 28

Figure 5 : Courbe granulométrique de CIMTOGO .................................................................. 29

Figure 6 : Courbe granulométrique de DIAMANT ................................................................. 30

Figure 7 : Courbe granulométrique de FORTIA ...................................................................... 30

Figure 8: Agitateur mécanique d'équivalent de sable. .............................................................. 32

Figure 9:Appareil pour essai Los Angeles ............................................................................... 33

Figure 10: Appareil micro Deval en présence d'eau ................................................................ 34

Figure 11: Bocaux pour la détermination de la masse volumique apparente du sable, des

graviers et le cône pour le ciment ............................................................................................. 35

Figure 12: Eprouvette graduée et pycnomètre pour la mesure de la masse volumique spécifique

.................................................................................................................................................. 36

Figure 13: Courbe de béton et pourcentage de granulats entrant dans la composition du béton

.................................................................................................................................................. 37

Figure 14 : Appareil de Vicat muni de la sonde de 10 mm de diamètre .................................. 40

Figure 15 : Dimension du Cône de Marsh [34]. ....................................................................... 41

Figure 16 : Eprouvette Le Chatelier contenant de la pâte de ciment à consistance normalisée

.................................................................................................................................................. 42

Figure 17 : Appareil de Vicat équipé d'une aiguille de 1,13mm pour l'essai de prise ............. 43

Figure 18 : Appareil à choc surmonté du moule 4×4×16, sable normalisé et le malaxeur

normalisé .................................................................................................................................. 44

Figure 19 : Appareil pour les essais de flexion et de compression sur le mortier .................... 45

Figure 20 : Dispositif pour l'essai de résistance à la flexion [19] ............................................ 45

Figure 21: dispositif de rupture en compression [19] .............................................................. 46

Figure 22 : Mesure de l'affaissement et le cône d'Abrams et ses accessoires .......................... 47

Figure 23: Moule 16cm × 32cm et bac de maturation des bétons ............................................ 48

Figure 24 : Eprouvettes de béton surfacée au mortier de soufre .............................................. 49

Figure 25: Presse à béton de capacité 3000 kN ........................................................................ 50

Figure 26 : Temps d’écoulement (en secondes) des différents ciments étudiés ...................... 51

Figure 27: Temps de prise des différents types de ciments étudiés ......................................... 52

Figure 28: Stabilité des différents ciments étudiés ................................................................... 53

Figure 29 : Résistance en flexion sur mortier à différents jours de maturation ...................... 54

Figure 30 : Résistance en compression sur mortier à différents jours de maturation ............. 55

Figure 31: Valeurs des affaissements des bétons frais ............................................................. 56

Figure 32: Valeurs des densités des bétons frais ...................................................................... 57

Figure 33 : Masse volumique semi humide du béton durci en fonction de l’âge de maturation

.................................................................................................................................................. 58

Figure 34 : Résistance à la compression sur béton à différents jours de maturation ............... 59



4

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: les différents types de ciments [4] .......................................................................... 15

Tableau 2: Spécification et valeurs garanties en fonction de la classe [19]. ............................ 16

Tableau 3: Eléments caractéristiques du sable et du gravier .................................................... 29

Tableau 4 :D50 et coefficients de courbures des ciments étudiés ............................................ 31

Tableau 5: Equivalent de sable au piston ................................................................................. 32

Tableau 6: Coefficient de los Angeles et MDE suivant la classe granulaire 10/14 ................. 34

Tableau 7: Masse volumique apparente du sable, des graviers et des ciments ........................ 35

Tableau 8: Masse volumique spécifique du sable, des graviers et des ciments étudiés ........... 36

Tableau 9: Dosage du mètre cube de béton et quantité des constituants ................................. 38

Tableau 10 : Finesse Blaine des ciments étudiés ..................................................................... 39

Tableau 11 : Récapitulatif des quantités de ciment et d’eau permettant d’obtenir une pâte de

ciment normalisée .................................................................................................................... 40

Tableau 12 : Proportion de matériaux pour la confection du coulis ........................................ 42

Tableau 13 : Résistance minimale garantie par la norme NF EN 197-1 .................................. 61

Tableau 14 : Résistance à la compression des différents ciments étudiés ............................... 61

Tableau 15 : Tableau d’emploi des divers types de ciments étudiés ....................................... 62



5

INTRODUCTION GENERALE

Les grecs, dans le souci de réaliser de grandes constructions durables qui pouvaient résister aux

intempéries, sont les premiers à utiliser la chaux obtenue par cuissons dans la construction. Les

italiens leur ont alors emboité le pas en améliorant ce liant en y ajoutant de la cendre volante et

des briques pilées. Ainsi, ils ont pu obtenir un liant hydraulique intermédiaire à la chaux et au

véritable ciment. Ce liant hydraulique obtenu a servi à construire des ouvrages qui existent

encore en Italie, vingt (20) siècles plus tard. C’est seulement au XVIIIème siècle que les

premières chaux, proches des ciments modernes et réalisées par des procédés de cuissons, vont

apparaitre en Europe. En 1817, le français Louis Vicat, considéré comme l’inventeur du ciment

moderne, va découvrir les principes chimiques des ciments hydrauliques et proposer des règles

de fabrication de ces derniers. Notons que le ciment vient du mot latin «caementum» qui signifie

mortier, liant des maçonneries [33].

Le ciment, liant hydraulique est une poudre minérale qui, au contact de l’eau forme une pâte

qui fait prise et qui durcit progressivement même à l’abri de l’air notamment sous l’eau. On

distingue plusieurs types de ciments en fonction de leurs compositions chimiques, leurs classes

de résistances et bien d’autres types en fonction des matières premières. Notons que le ciment

est l’un des matériaux les plus consommés au monde et l’un des principaux composants du

béton et du mortier.

La politique d’intégration sous-régionale ouest africaine afin de faciliter la libre circulation des

biens et services couplée au développement socio-économique a favorisé l’installation de divers

industries et commerces dans nos pays. En effet, ces industries livrent sur le marché des produits

dont les caractéristiques sont méconnues le plus souvent par les utilisateurs.

Le cas des matériaux de construction surtout le ciment, s’accélère par l’installation de plusieurs

cimenteries (03) au Togo, mettant du coup les opérateurs économiques et les promoteurs

immobiliers dans un embarras de choix. Face à cette dynamique sans cesse croissante, les

acteurs du BTP et les laboratoires ne doivent pas rester en marge. C’est dans ce contexte que

nous abordons dans ce projet de fin d’étude « l’ETUDE COMPARATIVE DES

CARATERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES DES CIMENTS CPJ35 PRODUITS

ET UTILISES AU TOGO » en vue de contribuer à la mise en place d’une fiche technique

adéquate pour faciliter l’utilisation des ciments CPJ35 au Togo.



6

En effet, nos travaux nous permettrons de déterminer les caractéristiques physico-mécaniques

des ciments CPJ35 fabriqués et utilisés au Togo. Ainsi nous pourrons vérifier les prescriptions

des différents producteurs. Par ailleurs, ces travaux nous permettrons de proposer des fiches

techniques des différents ciments CPJ35 étudiés. Ces dernières éclaireront mieux les

consommateurs dans leurs choix pour la réalisation de leurs ouvrages et exhorteront les

producteurs à maintenir ou à améliorer la qualité de leurs ciments.

Pour parvenir à cet objectif d’étude comparative et proposer les fiches techniques

susmentionnées, nous nous proposons d’aborder le sujet selon un plan de travail comportant les

chapitres suivants :

Un premier chapitre nommé synthèse bibliographique dans lequel nous présenterons

des généralités sur le ciment (principe de fabrication, différents types de ciments qui

existent et ceux utilisés au Togo), sur le mortier et sur le béton ;

Un second chapitre nommé matériel et méthode dans lequel nous présenterons les

propriétés physiques et mécaniques des différents granulats utilisés. Par ailleurs, ce

chapitre présentera également les protocoles expérimentaux des études effectué sur le

ciment, le béton et le mortier ;

Un troisième chapitre dans lequel nous présenterons les résultats obtenus que nous

discuterons afin de pouvoir tirer des conclusions permettant d’atteindre la finalité visée.



7

CHAPITRE I :SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

Dans ce chapitre consacré à la synthèse bibliographique, il sera d’abord question de donner un

aperçu sur le ciment, sa fabrication et les différents types de ciments. Nous évoquerons ensuite

les différents ciments utilisés au Togo et les cimenteries du Togo. Enfin il sera également

question des propriétés essentielles des bétons et des mortiers.

I.1. LE CIMENT

I.1.1. DEFINITION

Les ciments sont des liants hydrauliques constitués de poudres fines, qui, si on leur ajoute de

l’eau, forment une pâte capable par l’hydratation de faire prise et de durcir progressivement au

bout d’un temps plus ou moins long [22].

Ils sont en effet composés de constituants anhydres, cristallisés ou vitreux, renfermant

essentiellement de la silice, de l’alumine et de la chaux [1]. Par ailleurs le durcissement est dû

à l’hydratation de certains composés, principalement des silicates et des aluminates de calcium ;

la proportion de chaux et de silice réactive devant être au moins de 50% de la masse de ciment

[4].

I.1.2. CONSTITUANTS DES CIMENTS COURANTS

Les ciments sont un mélange d’un ou de plusieurs constituants qui se fait soit avant ou après

broyage et de petites quantités d’un ou de plusieurs additifs [4].

A) Définition des constituants

Les constituants des ciments sont : soit des produits spécialement fabriqués pour cela (clinker,

pouzzolanes artificielles), soit des sous-produits qui émanent d’autres industries qui subissent

une préparation et une sélection en vue de leur incorporation au ciment (laitier, cendres

volantes), ou soit encore des produits naturels (fillers, pouzzolanes naturelles) qui subissent

pour seul traitement un séchage et une pulvérisation avant leur incorporation dans les ciments.

Par ailleurs certaines pouzzolanes naturelles ayant plus ou moins complètement perdu leurs

propriétés pouzzolaniques, peuvent être régénérées par un traitement approprié.



8

B) Les principaux constituants

1. Le clinker portland (K)

Il est le principal élément des ciments et a des propriétés hydrauliques. Il est de nos jours

désigné sous le nom de « Clinker ». La cuisson (1450°C) jusqu’à fusion partielle d’un mélange

dosé et homogénéisé de matière crue ayant principalement comme composants de la chaux

(CaO), de la silice (Si02) et en faibles proportions d’alumine et de l’oxyde de fer (Fe2O3) permet

d’obtenir les principaux constituants du clinker qui sont en majeur partie des silicates et des

aluminates de calcium anhydre. Le clinker portland est un matériau hydraulique se présentant

sous la forme de petits nodules très durs composés essentiellement des quatre phases

cristallines. Notons, qu’en fonction des différents pourcentages de ces différentes phases, les

propriétés des ciments varient. Ainsi on a :

Le silicate tricalcique qui se nomme également « alite », (𝐶3𝑆 ) au cours de l’hydratation

libère une quantité de chaleur avoisinant le double de celle libérée par le silicate

bicalcique (𝐶2S). Il représente 50 à 70% du clinker. Il confère au ciment une résistance

rapide et élevée. C’est la phase qui est responsable des résistances aux premiers âges ;

Le silicate bicalcique encore appelé « bélite », (𝐶2S) aide le ciment à atteindre des

résistances élevées à moyen et à long terme ; la chaleur d’hydratation dégagée par le

phénomène de prise est plus faible à fort pourcentage. Il représente 10 à 30% du clinker ;

L’aluminate tricalcique, 𝐶3A est la phase qui présente la plus grande vitesse de réaction

initiale permettant ainsi d’obtenir des résistances initiales élevées. Il représente 2 à 15%

du clinker. En effet, cette phase présente une réaction d’hydratation assez

exothermique. Ainsi elle contribue essentiellement à la prise de la pâte de ciment tandis

qu’elle contribue assez peu à la résistance finale. Par ailleurs, elle est facilement

attaquée par les sulfates ;

L’alumino ferrite tétracalcique, 𝐶4AF (0 à 15%) forme une solution solide de 𝐶2A et

𝐶2F qui réagit moins vite que le 𝐶3A. Il joue un rôle mineur dans les réactions de

durcissement du ciment.

En dehors de ces quatre principales phases susmentionnées, le clinker comporte également :

La chaux libre avec un pourcentage inférieur ou égale à 2% dans le clinker pour éviter

de provoquer une expansion en présence d’eau ;

L’oxyde de magnésium MgO ou périclase qui, non combiné, peut être à l’origine d’une

expansion par réaction avec l’eau.



9

Une synthèse de ce qui précède nous permet de dire qu’un ciment contenant par exemple 60%

de 𝐶3S ainsi qu’un pourcentage supérieur à 10% de 𝐶3A présentera de fortes résistances initiales

et peut avantageusement être utilisé par temps froid tandis qu’un ciment ayant un pourcentage

en 𝐶3S dépassant les 40% et celui en 𝐶3A n’excédant pas 5% présentera une chaleur

d’hydratation réduite et sera avantageusement utilisé par temps chaud [4].

2. Laitier granulé de haut fourneau (S)

C’est un produit granulé obtenu par un brusque refroidissement (souvent trempé à l’eau) de la

scorie en fusion provenant principalement des minerais de fer en haut fourneau. Pour pouvoir

convenir à l’emploi en cimenterie, le laitier doit posséder des propriétés hydrauliques [19].

3. Pouzzolane (Z)

Les pouzzolanes doivent leur nom aux cendres volcaniques de la région de Pouzzoles en Italie.

En effet, les romains les utilisaient pour la confection du ciment. On distingue les pouzzolanes

naturelles et les pouzzolanes artificielles [6].

a) Pouzzolanes naturelles Essentiellement composées de silice, d’alumine et d’oxyde de fer et ayant des propriétés

pouzzolaniques. Les pouzzolanes naturelles sont des produits d’origine volcanique.

b) Pouzzolanes artificielles Ce sont des matières composées essentiellement de silice, d’alumine et d’oxyde de fer ayant

subi un traitement thermique pour leur conférer des propriétés pouzzolaniques.

4) Cendres volantes

On distingue deux types de cendres volantes :

a) Cendre volante de houille (V) C’est un produit pulvérulent qui est un résidu de la combustion en centrale thermique de la

houille pulvérisée, le plus souvent entrainé par les fumées. En effet, elle contient en majeur

partie et sous forme vitreuse de la silice, de l’alumine et de minimes quantités de chaux. Elle

n’est employée en cimenterie que si elle a des propriétés pouzzolaniques [6].

b) Cendre volante de lignite (W) C’est un produit pulvérulent qui est un résidu de la combustion en centrale thermique de certains

lignites pulvérisés, le plus souvent entrainé par les fumées. Cette cendre volante, possède une



10

teneur élevée en chaux qui peut exiger une extinction préalable. Elle n’est employée en

cimenterie que si elle a des propriétés pouzzolaniques [6].

5) Schistes calcinés (T)

A l’aide d’un four spécial, les schistes sont portés à une température avoisinant 800°c. Ils sont

finement broyés et possèdent des propriétés hydrauliques et pouzzolaniques [19].

6) Calcaires (L)

Ils doivent être composés d’au moins 75% de CaCO3 pour être considérés comme l’un des

principaux constituants du ciment [19].

7) Fumées de silice (D)

Les fumées de silice émanent de la réduction du quartz de grande pureté par du charbon dans

des fours à arc électrique qui servent à la production du silicium et d’alliages de ferrosilicium.

Ce sont de très fines particules (de l’ordre de 0,1 µm) qui présentent une très forte teneur en

silice amorphe. En raison de leur finesse, elles complètent la granulométrie du ciment [19].

C) Constituants secondaires

Ils peuvent être soit l’un des constituants définis précédemment s’ils sont en proportions

inférieures ou égale à 5%, à l’exception du clinker ; soit des fillers (F) dont la nature exacte et

la proportion doivent être précisées par le fabricant dès que cette proportion dépasse 3%. Par

ailleurs, il est judicieux de préciser que grâce à une granularité appropriée et de leurs propriétés

physiques, les fillers agissent sur certaines qualités du ciment entre autre, elles lui confèrent une

maniabilité plus élevée, une diminution de la perméabilité et de la capillarité et une réduction

de la fissurabilité [4].

D) Les additifs

Les additifs sont ajoutés à de petites quantités au cours de la fabrication du ciment mais ne

doivent présenter aucune action nocive sur les propriétés du ciment [6]. Il peut s’agir de :



11

a) Le sulfate de calcium Il est généralement incorporé aux ciments en petites quantités sous forme de gypse ou

d’anhydrite afin de régulariser la prise. Par ailleurs il peut être un constituant principal pour

certains ciments (ciment sulfaté) alors dans ce cas il est en proportion plus grande.

b) Les agents de mouture Ce sont des sels organiques solubles très souvent utilisés à de très faibles proportions pour

séparer les grains de ciment et faciliter ainsi le broyage.

c) Les sels solubles Ce sont des produits qui peuvent être incorporés aux ciments à de très faibles doses (< 1%) afin

d’améliorer certaines caractéristiques du ciment. Par contre leur présence dans le ciment doit

être obligatoirement indiquée sur le sac ou toute autre fiche accompagnant le ciment afin

d’éviter certaines interactions ou des incompatibilités avec d’autres produits.

I.1.3. METHODE DE FABRICATION DU CIMENT

La fabrication du ciment suit un processus de transformation chimique de minéraux par action

thermique. La matière première servant à la fabrication des ciments est issue de calcaire et

d’argiles. Après l’extraction des matériaux à la carrière, ils doivent d’abord être concassés

ensuite broyés afin d’obtenir un mélange intime, homogène et bien dosé (environ 80% de

calcaire pour 20% d’argile). Le broyage peut se faire à sec (procédé sec) ou en présence d’eau

(procédé humide, pas très souvent utilisé consommant trop d’énergie) [21]. Enfin le mélange

homogène est porté au four pour une cuisson à 1450°C pendant une demi-heure et suivie d’un

refroidissement à 50/250°C selon le type de refroidisseurs [4]. « Le clinker » est le produit

obtenu et se présente sous forme de grains de 2 à 3 cm qui sont broyés et homogénéisés

intimement en présence de gypse (5%) et d’autres constituants secondaires pour obtenir un

produit appelé « ciment » [21]. La figure 1, présente le processus de fabrication du ciment.



12

Figure 1: Le processus de fabrication du ciment [21]

Il existe en tout, quatre (04) différents processus de fabrication de ciment. On distingue :

- La voie sèche ;

- La voie semi-sèche ;

- La voie semi-humide ;

- La voie humide.

La voie sèche comporte quatre phases à savoir : la pré homogénéisation, le broyage-

séchage, la séparation et l’homogénéisation [4].

- La pré homogénéisation : cette phase a pour but de réaliser un mélange préliminaire et

consiste à déposer les matériaux constitutifs du cru en couches successives, de faible

épaisseur, formant le « tas de pré homogénéisation » ;

- Le broyage-séchage : repris à l’aide des roues pelles ou de gratteurs, le mélange précédent

est envoyé à la station de broyage afin d’être réduit en une poudre de grains inférieurs à 160

microns ;

- La séparation : elle consiste, suivant le type de séparateur utilisé, à renvoyer au broyeur les

particules insuffisamment broyées et à récupérer les fines contenues dans les gaz ;

- L’homogénéisation : c’est au cours de cette phase que grâce à un brassage pneumatique ou

mécanique vigoureux, peut être obtenu un produit parfaitement homogène, de

caractéristiques chimiques uniformes, apte à être cuit.

La voie humide : pratiquement abandonnée parce que grande consommatrice d’énergie

et qui consiste à préparer une pâte dans des délayeurs, pâte qui est ensuite homogénéisée



13

et stockée. Cette voie s’impose lorsque les matériaux extraits présentent un taux

d’humidité élevé [4] ;

La voie semi-sèche : elle consiste à humidifier la poudre obtenue après broyage et

séchage pour l’agglomérer sous forme de granules qui sont ensuite cuits sur une grille

mobile [4] ;

La voie semi-humide : elle consiste à filtrer la pâte réalisée de façon analogue à la voie

humide mais, après filtration, à en faire des boudins qui sont ensuite cuits sur une grille

[4].

I.1.4. PRINCIPE DE FABRICATION DES CIMENTS COURANTS

Il sera question de connaître les principes généraux et les différentes phases de fabrication du

ciment sans pour autant entrer dans les détails.

Les étapes de fabrication des ciments courants se présentent comme suit sur la figure 2 :

Figure 2: Etape de fabrication du ciment [2]

(1) La carrière : les calcaires et les marnes sont extraits au niveau des carrières à l’aide

d’explosifs ou à l’aide de pelles mécaniques puis acheminés au hall de concassage par

les dumpers ;

(2) Le concassage : les matériaux obtenus sont réduits dans des concasseurs (à percussion

ou à mâchoire) en éléments dont les dimensions varient entre 50mm et 100mm au

maximum ;

(3) Le transport : les matériaux concassés sont transportés jusqu’à l’usine par des dumpers

ou le plus souvent par des convoyeurs à bandes ;

(4) La pré-homogénéisation : elle consiste à réaliser un mélange préliminaire de calcaire

et de marne et à stocker le mélange sous un hall en fines couches successives ;



14

(5) Broyage et séchage : la matière pré-homogénéisée est moulue et séchée dans un

broyeur permettant d’obtenir une fine poudre de grains de 160 microns ;

(6) Dépoussiérage : les poussières émises par les broyeurs ou contenues dans les gaz de

combustion sont retenues par des filtres électrostatiques ou à manches ;

(7) Echangeur de chaleur : La farine est avant tout préchauffée avant de passer au four

rotatif ;

(8) Four rotatif : la farine crue se transforme en clinker sous une température de 1450°C ;

(9) Le refroidisseur à clinker : l’objectif de cette opération consiste à abaisser la

température du clinker qui sort du four à 1450°C ;

(10) Le silo à clinker : après refroidissement, le clinker est stocké dans des silos ;

(11) Le moulin à ciment : le clinker est intimement broyé avec environ 5% de gypse pour

donner du ciment ;

(12) La logistique : le ciment est livré dans des sacs ou en vrac dans des camions bennes ou

citernes.

I.1.5. LES DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS

a) Classification des ciments en fonction de leur composition On en distingue 5 différents types par les normes NF P15-301 et ENV 197-11 [19]. Ils sont

notés « CEM » et numéroté de 1 à 5 en chiffre romains dans la notation européenne. La notation

française est indiquée entre parenthèses.

CEM I : Ciment Portland (CPA)

CEM II : Ciment Portland Composé (CPJ)

CEM III : Ciment de Haut Fourneau (CHF)

CEM IV : Ciment Pouzzolanique (CPZ)

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

Le tableau 1 donne la liste des différents types de ciments courants normalisés et des

pourcentages respectifs des constituants qu’ils comportent.



15

Tableau 1: les différents types de ciments [4]

Désignations Types de ciments Teneur

en clinker

Teneur en % de l’un des

constituants suivants :

laitier – pouzzolanes –

cendres – calcaires –

schistes – fumées de silice

Teneur

en

constitua

nts

secondair

es

CPA – CEM I Ciment portland 95 à 100% 0 à 5%

CPJ – CEM

II/A

CPJ – CEM

II/B

Ciment Portland

Composé

80 à 94%

65 à 79%

- De 6 à 20% de l’un

quelconque des

constituants, sauf dans

le cas où le constituant

est des fumées de

silice auquel cas la

composition est

limitée à 10%(*)

- De 21 à 35% avec les

mêmes restrictions

que ci – dessus (*)

0 à 5%

0 à 5%

CHF – CEM

III/A

CHF – CEM

III/B

CHF – CEM

III/C

Ciment de haut –

fourneau

35 à 64%

20 à 34%

5 à 19%

36 à 65% de laitier de haut

fourneau


fourneau


– fourneau

0 à 5%

0 à 5%

0 à 5%

CPZ – CEM

IV/A

CPZ – CEM

IV/B

Ciment pouzzolanique

60 à 90%

45 à 64%

10 à 35% de pouzzolanes,

cendres siliceuses ou

fumées de silice, ces

derniers étant limités à

10%.

36 à 55% comme ci –

dessus

0 à 5%

0 à 5%

CLC – CEM

V/B

CLC – CEM

V/B

Ciment au laitier et

aux cendres

40 à 64%

20 à 39%


– fourneau de cendres

siliceuses ou de

pouzzolanes

31 à 50% de chacun des 2

constituants comme ci –

dessus

0 à 5%

0 à 5%

(*)Le pourcentage de fillers est limité à 5%



16

b) Classification des ciments en fonction de leur résistance normale Trois (03) classes sont définies en fonction de la résistance normale à 28 jours comme présenté

dans le tableau 2. Des sous classes « R » sont associées à ces trois classes principales pour

désigner des ciments dont les résistances au jeune âge sont élevées.

Tableau 2: Spécification et valeurs garanties en fonction de la classe [19].

Classe

Résistance à la compression (MPa) Retrait à

28 jours

(*) P15-

433

(µm/m)

Début de

Prise

EN196-3

(minute)

stabilité

EN196-3

Au jeune âge à 28 jours

2 jours 7

jours minimum maximum

32,5 - 17,5 ≥ 32,5 (30) ≤ 52,5 ≤ 800 ≥ 90 ≤ 10

32,5 R ≥ 13,5 (12) - ≥ 32,5 (30) ≤ 52,5 ≤ 1000 ≥ 90 ≤ 10

42,5 ≥ 12,5 (10) - ≥ 42,5 (40) ≤ 62,5 ≤ 1000 ≥ 60 ≤ 10

42,5R ≥ 20 (18) - ≥ 42,5 (40) ≤ 62,5 ≤ 1000 ≥ 60 ≤ 10

52,5 ≥ 20 (18) - ≥ 52,5 (50) - - ≥ 60 ≤ 10

52,5R ≥ 30 (28) - ≥ 52,5 (50) - - ≥ 60 ≤ 10

(*) Le retrait spécifié ne concerne que les CPA-CEM I et les CPJ-CEM II

c) Désignation normalisée des ciments Les ciments sont identifiés par leurs types conformément au Tableau 1 et par leurs classes de

résistances conformément au Tableau 2.

Exemple : CPJ-CEM II/A 32,5 R (L) : Ciment Portland Composé, contenant 80% à 94% de

clinker et de 6% à 20% de fillers calcaires, de classe 32,5 ayant une résistance élevée au jeune

âge [19].

I.1.6. LES DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS UTILISES AU TOGO

Sur le marché togolais, on peut constater que plusieurs types de ciments sont proposés. Ils

proviennent de différentes usines installées sur le territoire togolais. On constate une rareté des

ciments venant des pays voisins. Au Togo, on distingue trois grandes usines de productions de

ciments qui sont : CIMTOGO du groupe HEIDELBERG CEMENT, DIAMOND CEMENT

TOGO et FORTIA qui sont tous deux filiales indépendantes du groupe WACEM. CIMTOGO

est situé dans la zone industrielle portuaire à Lomé. Par contre FORTIA se trouve à Tabligbo

(Préfecture de YOTO) à 80 km de Lomé et DIAMOND est situé à Dalavé-Hagblevou

(Préfecture de ZIO) à 35 km de Lomé. Ainsi nous pouvons présenter brièvement comme suit

ces trois différentes usines et leurs produits :



17

CIMTOGO (ciment TORO) : a une production journalière de 2000tonnes et en

moyenne 700 000 tonnes/an. Il produit deux types de ciments : le CPJ35 et le CPA45.

Notons que d’autres types de ciments sont produits à la demande des clients. Les

matériaux entrant dans la composition des ciments fabriqués sont : le clinker (de SCAN

TOGO à Tabligbo), le gypse (importé d’Europe) et le calcaire (de SCAN TOGO à

Tabligbo, de l’usine de marbre de Pagala et parfois du Bénin). Les proportions de ces

différents composants varient en fonction des types de ciments.

FORTIA CIMENT est une unité de broyage de ciment au TOGO avec une capacité de

production de 480 000 tonnes/an soit 40 000 tonnes/mois. Elle fabrique les ciments

CPJ35, CPJ45 et CPA45. Par ailleurs, les ciments CPJ35 produits ont pour matières

premières le clinker (75 à 80%), le calcaire (18 à 20%) et le gypse (4 à 5%) et sont des

ciments ordinaires utilisés pour la construction d’ouvrages en maçonnerie ou faiblement

armés ne supportant pas de grande charge. Les ciments CPJ45 et CPA45 sont utilisés

dans la réalisation d’ouvrages très sollicités et nécessitant une grande résistance.

DIAMOND CEMENT a une capacité de production moyenne de 40 000 à 45 000

tonnes/mois. Son usine fabrique les ciments CPJ35, CPJ45 et CPA45. Par ailleurs, les

ciments CPJ35 produits ont pour matières premières le clinker (75 à 80%), le calcaire

(18 à 20%) et le gypse (4 à 5%) et sont des ciments ordinaires utilisés pour construction

d’ouvrages en maçonnerie ou faiblement armés ne supportant pas de grande charge. Les

ciments CPJ45 et CPA45 sont utilisés dans la réalisation d’ouvrages très sollicités et

nécessitant une grande résistance.

Notons que ces différents cimentiers, utilisent la méthode sèche pour la fabrication de

leurs ciments.

I.2. BETON ET MORTIER

I.2.1. DEFINITION

Le béton ou le mortier est un mélange en proportions définies d’un ou de plusieurs granulats

avec d’éventuels adjuvants liés entre eux par une pâte de ciment (ciment + eau). En effet, c’est



18

la dimension D du plus gros granulat qui détermine si c’est un béton ou un mortier. Pour le

mortier, D ≤ 4mm, et D ≥ 4mm pour le béton [19]

I.2.2. PROPRIETE DU BETON

Le béton est observé le plus souvent sous deux états :

Le béton à l’état frais : est un mélange de matériaux solides en suspension dans l’eau

se trouvant à l’état foisonné dès la sortie du malaxeur et en état compacté après sa mise

en œuvre dans le coffrage prévu pour cela ;

Le béton à l’état durci : est un solide dont les propriétés de résistance mécanique et de

durabilité s’acquièrent au fur et à mesure que les réactions physico-chimiques se

déroulent entre ses constituants. Cela dure de quelques jours à des années [3]

L’une des qualités essentielles du béton est son ouvrabilité ; c’est-à-dire la facilité offerte à la

mise en œuvre du béton pour le remplissage parfait du coffrage et l’enrobage complet du

ferraillage. L’ouvrabilité doit être telle que le béton soit maniable et qu’il conserve son

homogénéité. Elle est caractérisée par une grandeur représentative de la consistance du béton

frais. En effet, l’ouvrabilité du béton ordinaire est principalement influencée par :

La nature et le dosage du ciment,

La forme des granulats,

La granularité et la granulométrie,

Le dosage en eau.

L’ouvrabilité du béton est appréciée de diverses manières et surtout par la mesure de la

plasticité. L’affaissement au cône d’Abrams ou encore slump test et la masse volumique du

béton frais sont deux des quelques test qui permettent de mesurer l’ouvrabilité du béton. Par

ailleurs, il est impossible de modifier le béton durci sinon on risque de le détruire ; néanmoins

ses caractéristiques continuent d’évoluer pendant de nombreux jours voire des années.

La résistance à la compression est l’une des caractéristiques les plus recherchées sur un béton.

On peut également citer sa compacité ou sa porosité qui est déterminant pour sa dureté. Le

retrait, est une caractéristique assez prévisible et non moins négligeable.

La résistance du béton en compression uniaxiale est l’une des sollicitations mécaniques la plus

étudiée. Elle donne un aperçu général sur la qualité du béton. Par ailleurs la résistance et

l’ouvrabilité du béton sont étudiées de pair car elles sont intimement liées et dépendent l’une



19

de l’autre ; d’autant plus qu’elles varient en sens inverse en fonction de certains facteurs

essentiels de la composition du béton.

La résistance caractéristique à la compression à 28 jours est une valeur qui permet de définir un

béton. Elle est mesurée en écrasant des éprouvettes cylindriques normalisées de 16cm de

diamètre et de 32cm de hauteur par compression axiale. Les éprouvettes sont chargées jusqu’à

rupture au moyen d’une presse à béton, la charge maximale est enregistrée et la résistance en

compression calculée. Par rapport à cette résistance caractéristique, on distingue :

B F C: Béton Fabriqué sur Chantier : 20 MPa à 35 MPa parfois peut avoisiner 50 MPa,

B P E: Béton Prêt à l’Emploi, bétonnage soigné en usine (préfabrication) : 16 MPa à

60 MPa,

B H P: Béton Haute Performance, jusqu’ à 80 MPa,

B U H P: Béton Ultra Haute Performance en laboratoire 120 MPa,

B F U H P: Béton Fibré à Ultra Hautes Performance.

Pour les travaux ordinaires, il est couramment considéré pour résistance à la compression des

valeurs comprises entre 20MPa et 30MPa [25].

I.2.3. CLASSIFICATION DES BETONS

Le béton est plus souvent classé en trois groupes [26] selon la masse volumique. On distingue :

Béton normal: 2000 à 2600 kg/m3,

Béton lourd: > à 2600kg/m3,

Béton léger: 800 à 2000kg/m3.

En fonction de la nature du béton, on distingue :

Béton de ciment,

Béton de silicate (chaux),

Béton de gypse (gypse),

Béton asphalté.

Lorsque des fibres (métalliques synthétiques ou minérales) sont ajoutées, on distingue:

Les bétons renforcés de fibre;

Les bétons fibrés à ultra haute performance.



20

I.2.4. LA FORMULATION DU BETON

L’étude de la composition de béton consiste à définir le mélange optimal des différents

granulats dont on dispose, ainsi que le dosage en ciment et en eau afin de réaliser un béton dont

les qualités soient celles recherchées pour la construction de l’ouvrage ou de la partie de

l’ouvrage en question.

Il existe plusieurs méthodes de composition de béton, elles aboutissent à des dosages

volumétriques ou de préférence pondéraux, mais le passage d’une méthode à l’autre peut

toujours se faire, si nécessaire, par la connaissance de la densité apparente des granulats en vrac.

On distingue en fonction de la granularité du mélange constituant le béton deux types de

méthodes :

A granularité continue : lorsqu’une analyse du mélange constituant le béton donne sur

le graphique granulométrique une courbe s’élevant d’une façon continue du plus petit

grain de ciment au plus gros grain de graviers, toutes les grosseurs intermédiaires sont

représentées [4] ;

A granularité discontinue : lorsque la courbe granulométrique correspondante présente

un pallier qui équivaut à un manque d’éléments intermédiaires [4].

Il existe plusieurs méthodes de formulation et de composition du béton. On distingue ainsi :

la méthode de Bolomey, qui a pour formule de base l’équation1. Cette dernière permet de

tracer la courbe granulométrique de référence.

𝑝 = 𝐴 + (100 − 𝐴) ×𝑑

𝐷 (Eq.1)

Avec p : le pourcentage de grain passant la passoire de diamètre d,

D : est le diamètre du plus gros grain,

A : varie de 8 à 16. Sa valeur est d’autant plus élevée que le dosage en ciment est fort.

La méthode de Faury s’inspire d’une théorie de Caquot relative à la compacité d’un granulat

de dimension uniforme correspondant à un serrage moyen;

la méthode de Valette est essentiellement expérimentale et nécessite un certain nombre de

calculs préparatoires. Cette méthode est souvent désignée par « dosage des bétons à

compacité maximale » ou « dosage des bétons à minimum de sable » ou encore « dosage

des bétons à granularité discontinue »;



21

la méthode d’Abrams : c’est une règle de mélange basée sur l’obtention d’un certain

module de finesse global pour le mélange de granulats à partir de la connaissance des

modules de finesse des granulats à employer;

la méthode de Dreux – Gorisse dite méthode complète [4].

I.2.5. Le Mortier

Le mortier normalisé sert à définir certaines caractéristiques d’un ciment et notamment sa

résistance. Il est réalisé conformément à la norme EN 196 – 1. Cette dernière décrit le sable

utilisé pour les essais ainsi que le malaxeur adéquat.

Le sable utilisé est appelé « sable normalisé EN 196 – 1 » et est défini par rapport à un sable

de « référence CEN ». Il est le plus souvent proposé dans le commerce [19]. Mais nous ne

l’avons pas sur le marché togolais.

Le rapport E/C du mortier normal est de 0,5 et il est malaxé pendant quatre (04) minutes avant

toute utilisation pour les essais comme : la maniabilité, la prise et de résistance [19].

Le mortier, se présente également sous deux états (le mortier frais et le mortier durci) comme

le béton.

On mesure entre autre sur les mortiers frais par :

La consistance, effectuée selon la norme EN 196-3 ;

Le temps de prise, selon la norme EN 196-3.

Tandis que sur les mortiers durcis on mesure :

La résistance à la compression et à la traction conformément à la norme

EN 196 – 1 ;

Le durcissement ;

La porosité ;

L’évaluation de la masse volumique par pesée hydrostatique ;

Ainsi que les retraits et gonflement.



22

I.3. RHEOLOGIE DES MATERIAUX CIMENTAIRES : LE BETON

ET LE MORTIER

La rhéologie est la branche de la physique qui s’occupe de mesurer, de modéliser, de prévoir

l’écoulement des différents fluides. C’est un mot qui vient du grec « rhéin » qui signifie

« s’écouler ; fluer » et « logos » qui se traduit le plus simplement par « discours » [27].

Son principal but est d’étudier la réponse différente que chaque fluide oppose aux sollicitations

mécaniques qu’il subit de façon générale quelles qu’elles soient ou quelles que soient ces

sollicitations (comportements intrinsèques des fluides) [27].

Les différents éléments qui peuvent influencer la rhéologie du béton sont les suivants :

Le temps : depuis sa confection jusqu’à la prise, le béton ne cesse d’évoluer, tout en

restant fluide (le seuil d’écoulement du béton augmente). Cette évolution n’est pas

univoque, car un béton remué continuellement évoluera de façon différente d’un béton

permanemment au repos ;

La température : elle a également un effet très important sur l’écoulement du béton,

car une température très élevée augmente la mobilité des molécules en accélérant les

processus irréversibles (hydratation) ;

La composition du béton : un béton avec un rapport E/C plus élevé, présente une

viscosité et un seuil d’écoulement plus faible ;

La nature des constituants : la nature du ciment (sa finesse), du sable, des additions,

la courbe granulométrique globale, le facteur de forme des granulats ont tous des effets

différents et décisifs sur le comportement logique du béton (des granulats roulés

permettront un écoulement plus aisé du béton que des granulats concassés. De même,

la présence limitée d’ultrafines comme la fumée de silice peut favoriser la vitesse

d’écoulement).

Les adjuvants : sont ajoutés dans le but précis de modifier et de contrôler la rhéologie

du béton. Il faudrait donc citer les super plastifiants qui diminuent le seuil d’écoulement,

ainsi que la viscosité d’un béton donné (en agissant sur l’état de floculation des

particules de ciment) [27].



23

I.4. CONCLUSION PARTIELLE

Pour conclure, nous pouvons retenir qu’il existe quatre (04) différentes méthodes de fabrication

du ciment qui permettent d’obtenir le même produit. Notons qu’au Togo les ciments CPJ35 les

plus utilisés sont de CIMTOGO, FORTIA et DIAMANT. Par ailleurs, nous avons défini ce

qu’est un béton et un mortier. Ainsi nous pouvons constater que le comportement rhéologique

du béton et du mortier peut être influencé par différents facteurs (le rapport E/C, la température,

les adjuvants, le temps, la température).



24

CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES

Dans ce chapitre consacré aux matériels et aux méthodes, nous commencerons d’abord par

présenter la structure d’accueil et le laboratoire d’accueil. Ensuite nous traiterons de la

caractérisation des matériaux qui se résumera à la présentation des propriétés générales et des

caractéristiques mécaniques et physiques des matériaux. Enfin nous présenterons les dispositifs

expérimentaux qui nous ont permis de faire les essais sur les ciments, le mortier (frais et durcis)

et le béton (frais et durcis).

Les différents essais que nous avons réalisés, ont été faits à 2 ou 3 reprises afin de présenter la

moyenne des résultats obtenus.

II.1. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DU

LABORATOIRE D’ACCUEIL

II.1.1. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL : CECO BTP

Notre stage s’est déroulé dans la direction des études de la filiale CECO BTP de CECO

GROUP.

Le Consortium des Entreprises de Construction en Bâtiment et Travaux Publics (CECO BTP)

est une Société A Responsabilité Limité (SARL) créée en 2005 sous le registre de commerce

2005M1002. Il intervient principalement dans le domaine de construction des infrastructures

publiques et privées : routes, pistes rurales, ouvrages d'art, voirie, assainissement et bâtiment

de tout genre. Il dispose également d'une expertise éprouvée dans l'exploitation des mines et

des carrières diverses (phosphates, clinker, concassé...) ainsi que dans le secteur de construction

et d'équipement hydrauliques: forages, adductions d'eau, bassins versants, aménagements

rizicoles.

Afin de mieux se spécialiser, d’offrir de meilleurs services, de créer plus d’emplois et d’avoir

une meilleur visibilité à l’international, depuis le 9 Septembre 2013 fut lancé CECO GROUP

dans lequel se retrouve six filiales (CECO BTP, CECO IMMO, CECO AGRO, CECO

TRADES, CECO MINES, CECO MANU).

CECO GROUP à un capital de 700.000.000 de FCFA et à son siège social situé au TOGO,

dans la région centrale, dans la ville de Sotouboua, chef-lieu de la préfecture de

SOTOUBOUA, au quartier NIMA, sur la rive droite de la rivière Anié. Ce siège abrite les



25

directions des six filiales. Notons que CECO GROUP est implanté dans 9 autres pays à part

le TOGO.

Compte tenu de notre thème de fin d’études, la direction de CECO BTP a négocié un

laboratoire d’accueil dans lequel nous avons fait les essais afférant au thème et mis à notre

disposition les ciments, le sable et le gravier.

II.1.2. PRESENTATION DU LABORATOIRE D’ACCUEIL : LNBTP

Nous avons effectué nos essais dans le Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics

du TOGO.

Le Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics du TOGO, (LNBTP) est une

société d’état au capital de 200.000.000 de francs CFA. Il a été créé en 1978 et géré par une

assistance étrangère (le CEBTP) jusqu’en 1984 comme établissement public sous la direction

général des travaux Publics par des contrats N°26/77/TP, N° 56/78/TP et N° 6/83/TP et

leurs avenants.

De 1984 à 1990, il devient un Etablissement Public à caractère Industriel et Commercial

(EPIC) par décret N° 84-185/PR du 26 octobre 1984, géré par un Directeur Togolais.

Le 03 octobre 1991, par décret N°91/025/PMRT, le LNBTP a été transformé en société

d’Etat.

Le LNBTP a pour objet l’exécution de tous les essais, recherches, études et contrôles

concernant les sols, les matériaux et les techniques de construction dans le secteur du

Bâtiment, des Travaux Publics et des industries et ce, tant pour le compte de l’administration

que pour celui des collectivités, des établissements publics et des personnes physiques ou

morales privées.

Le siège social du LNBTP se situe au TOGO dans la ville de Lomé sur la route d’Atakpamé au

PK 9 Cacavéli.



26

II.2. CARACTERISATION DES MATERIAUX

II.2.1. PRELEVEMENT D’ECHANTILLONS

Les essais effectués en laboratoire portent nécessairement sur des quantités réduites de

matériaux. Celles-ci permettent de mesurer des paramètres caractéristiques de l’ensemble du

matériau dans lequel on a fait le prélèvement. Notons que la fiabilité des résultats obtenus lors

des essais de laboratoire est en grande partie conditionnée par le prélèvement de l’échantillon.

Il est alors important que l’échantillon soit bien prélevé et soit bien représentatif.

Le prélèvement d’échantillon se fait en deux étapes :

Le prélèvement d’échantillon sur le chantier, la carrière ou l’usine d’une quantité de

matériaux nettement plus grande que celle qui sera utilisée pour l’essai proprement dit,

Au laboratoire, prélèvement de la quantité nécessaire à l’essai et qui soit également

représentative de l’échantillon de départ [19].

A) Prélèvement sur le tas (sables et graviers)

Lorsqu’un matériau granulaire est mis en stock, les gros éléments ont tendance à rouler vers le

bas du tas tandis que le haut est plus riche en éléments de faibles diamètres. On prélèvera donc

les matériaux en haut, en bas, au milieu et à l’intérieur du tas de granulats, afin d’avoir un

échantillon aussi représentatif que possible de l’ensemble. Ces diverses fractions seront

mélangées avec soin. Dans le cas des matériaux de carrière, il faudra également prendre en

compte l’hétérogénéité des différents bacs rocheux exploités [19]. C’est ainsi qu’a été prélevé

le sable et le gravier à la base de CECO GROUP.

B) Echantillonnage en laboratoire

Le passage de l’échantillon total prélevé sur le tas à l’échantillon réduit, nécessaire à l’essai,

peut se faire par quartage ou à l’aide d’un échantillonneur.

L’échantillon doit être séché à l’étuve à 105 °C s’il est exempt de minéraux argileux, ce qui est

rare, ou à 60°C dans le cas contraire [19].

Dans le cadre de nos travaux, nous avons procédé par quartage. En effet, l’échantillon est divisé

en quatre parties égales dont on ne retient que la moitié en réunissant deux quarts opposés. Cette

sélection est homogénéisée et un nouveau quartage est effectué, l’opération pouvant se répéter



27

trois ou quatre fois. On obtient ainsi un échantillon représentatif du matériau initial comme

présenté sur la figure 3.

Figure 3 : Opération de quartage [19]

II.2.2. LES PROPRIETES GENERALES DES GRANULATS

A) Analyse granulométrique par tamisage

L’analyse granulométrique permet de caractériser les granulats en déterminant la grosseur des

grains qui les constituent, et les pourcentages des grains de chaque grosseur [5].Elle est

effectuée avec des tamis (figure 4) selon la norme NF P 18 - 560. Par ailleurs il faudra éviter

de faire une confusion entre la granulométrie qui est la science qui permet de déterminer les

dimensions des grains et la granularité qui est une distribution dimensionnelle des grains d’un

granulat [5].



28

Figure 4 : Série de tamis utilisés pour l'analyse granulométrique par tamisage

Nous avons effectué l’analyse granulométrique par tamisage du sable et du gravier pour la

formulation du béton. Le matériau étudié est placé en partie supérieure des tamis et le

classement des grains s’obtient par vibration de la colonne de tamis. A l’issu de l’essai, on trace

la courbe granulométrique qui donne les pourcentages pondéraux respectifs des différentes

familles de grains constituant le matériau. A partir de la courbe granulométrique, on détermine

certains indicateurs permettant de caractériser le matériau. Il s’agit notamment des coefficients

d’uniformité (Cu) et de courbure (Cc) définis respectivement par les équations 2 et 3. Enfin, on

calcule le module de finesse (Mdf) pour le sable.

𝐶𝑢 =𝐷60

𝐷10 (Eq.2)

𝐶𝑐 =(𝐷30)

2

𝐷10. 𝐷60 (Eq.3)

D10, D30, D60 représentent les diamètres des éléments correspondant respectivement à 10%,

30% et 60% de tamisât cumulé. Lorsqu’on a :

Cu <2, la granulométrie est dite uniforme

Cu >2, la granulométrie est dite étalée

Un sable est bien gradué lorsqu’on a : 1 ≤ 𝐶𝑐 ≤ 3 [29]

𝑀𝑑𝑓 =1

100∑𝑅𝑒𝑓𝑢𝑠 𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙é𝑠 𝑒𝑛 % 𝑑𝑒𝑠 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑑(𝑚𝑚){0,16 ; 0; 315 ; 0,63 ; 1,25 ; 2,5 ; 5} (Eq.4)

Les résultats des analyses granulométriques sont présentés en annexe II. Le tableau 3 présente

les caractéristiques du sable et du gravier mis à notre disposition.



29

Tableau 3: Eléments caractéristiques du sable et du gravier

Désignation Sable Graviers

Module de Finesse (MdF) 1,97 -

Coefficient d'uniformité (Cu) 3,12 2,54

Coefficient de courbure (Cc) 1,24 0,99

Le sable mis à notre disposition a été prélevé dans le fleuve Zio (Côté-Est) à une granulométrie

étalée et est bien gradué ( 𝐶𝑎𝑟 𝐶𝑢 > 2 𝑒𝑡 1 ≤ 𝐶𝑐 ≤ 3) tandis que le gravier (de classe

granulaire 5/25) est prélevé à la carrière de l’entreprise TGC à BEGBE (AGBELOUVE) et

présente également une granulométrie étalée mais est mal gradué ( 𝐶𝑢 > 2 𝑒𝑡 𝐶𝑐 < 1). Le

module de finesse du sable est situé dans la partie supérieure du fuseau (1,8 ≤ 𝑀𝑑𝑓 ≤ 2,2)

assurant une bonne ouvrabilité du béton mais pas nécessairement de bonne résistance [29]. Les

ciments étudiés ont été mis à notre disposition par CECO GROUP. Les analyses

granulométriques des ciments étudiés ont été faites à l’éthanol. Les courbes granulométriques

respectives sont présentées par les figures 5, 6 et 7 :

Figure 5 : Courbe granulométrique de CIMTOGO



30

Figure 6 : Courbe granulométrique de DIAMANT

Figure 7 : Courbe granulométrique de FORTIA

Le tableau suivant présente les coefficients de courbures et le D50 de chaque type de ciments

étudiés. Le D50 représentent le diamètre des éléments correspondant à 50% de tamisât cumulé.



31

Tableau 4 :D50 et coefficients de courbures des ciments étudiés

Désignation CIMTOGO DIAMOND FORTIA

D50 (µm) 13,53 13,04 13,31

Coefficient de Courbure Cc 1,70 1,41 1,41

Les coefficients de courbures obtenus nous permettent de conclure que les courbes des

différents ciments sont bien graduées car ils sont compris entre 1 et 3. Par ailleurs en comparant

le D50 des différents ciments, nous constatons que le ciment DIAMANT est le plus fin des

ciments étudiés.

B) Equivalent de sable

L’équivalent de sable permet de mesurer la propreté du sable et de déceler la présence

d’éléments fins dans ce sable. Il est effectué selon la norme NFP 18 – 598. C’est le rapport

multiplié par 100 de la hauteur de la partie sableuse sédimentée, à la hauteur totale du floculat

et de la partie sableuse [19]. L’essai consiste à faire floculer les éléments fin d’un sable mis en

suspension dans une solution lavante puis, après un temps de mise au repos, à mesurer la hauteur

des éléments sédimentés. Cet essai est réalisé sur une fraction de sable passant au tamis à maille

carrée de 5mm [30]. Il existe l’équivalent de sable à vu et l’équivalent de sable au piston. C’est

seulement l’équivalent de sable au piston que nous avons réalisé. Ce dernier est déterminer par

la formule suivante :

𝐸𝑆 = 100 ∗ℎ2

ℎ1 (Eq.5)

Avec :

ℎ1 : hauteur sable propre + éléments fins,

ℎ2 : hauteur sable propre seulement.

La figure 8 nous présente le dispositif servant à effectuer l’essai susmentionné.



32

Figure 8: Agitateur mécanique d'équivalent de sable.

Dans le cadre de notre travail, le sable étudié a été prélevé dans le fleuve Zio (Côté – Est). Il a

été utilisé sans être lavé. La fiche indiquant les détails de l’essai est présentée en annexe III. Le

tableau 5 présente les résultats obtenus pour l’équivalent de sable au piston.

Tableau 5: Equivalent de sable au piston

Désignation Sable non lavé

Equivalent de sable au piston (Esp) 63

Le sable utilisé est un sable légèrement argileux dont la propreté est acceptable pour un béton

de qualité courante car l’équivalent de sable au piston est situé dans l’intervalle suivant :

60 ≤ Esp≤ 70 [29].

II.2.2. LES PROPRIETES MECANIQUES ET PHYSIQUES DES GRANULATS

A) La résistance à la fragmentation et à l’usure

1) La résistance à la fragmentation

Afin de vérifier la résistance à la fragmentation, l’essai Los Angeles a été réalisé.

L’essai Los Angeles est réalisé suivant la norme NF EN 1097-2 et a pour but de mesurer la

résistance à la fragmentation par chocs d’un échantillon de granulats. En effet, elle s’exprime



33

par le coefficient Los Angeles (𝐿𝐴) qui est le rapport entre la masse du refus au tamis 1.6 mm

de l’échantillon après passage dans l’appareil (figure 9) destiné à l’essai sur la masse initiale

[19]. Le coefficient 𝐿𝐴 se détermine comme suit:

𝑳𝑨 = 𝑷

𝑴× 𝟏𝟎𝟎 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑃 = 𝑀 − 𝑚 (Eq.6)

Avec P : masse de passant au tamis 1,6mm (g),

M : masse de matériaux prélevés (g),

m : masse de refus sec (g).

Les résultats sont présentés dans le tableau 6 du paragraphe suivant.

Figure 9:Appareil pour essai Los Angeles

2) La résistance à l’usure : essai micro-Deval

L’essai micro-Deval a pour but de vérifier dans des conditions normalisées l’usure des granulats

produite par frottements mutuels, en présence d’eau et d’une charge abrasive dans un cylindre

en rotation. Cet essai est réalisé selon la norme NF EN 1097-1. En effet on mesure après

abrasion et usure dans un cylindre en rotation disposé sur un dispositif comme le présente la

figure 10 (12000 tours en 2heures), la masse m des éléments inférieurs à 1,6 mm produits, en

présence d’eau et s’exprime par le coefficient micro-Deval (𝑀𝐷𝐸) [19]. Le coefficient 𝑀𝐷𝐸 se

détermine comme suit :

𝑴𝑫𝑬 =𝑷

𝑴× 𝟏𝟎𝟎 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑃 = 𝑀 − 𝑚 (Eq.7)

Avec P : masse de passant au tamis 1,6mm (g),



34

M : masse de matériaux prélevés (g),

m : masse de refus sec (g).

Figure 10: Appareil micro Deval en présence d'eau

Les graviers entrant dans la formulation de nos bétons proviennent de la carrière de l’entreprise

TGC sise à BEGBE (AGBELOUVE). Afin de déterminer leurs aptitudes à être utilisés dans le

béton, ils ont été soumis aux essais Los Angeles et micro-Deval en présence d’eau. Les fiches

relatives à ces essais sont présentées en annexe V. Les essais ont été réalisés sur la classe

granulaire de référence 10/14 et les résultats sont présentés dans le tableau 6.

Tableau 6: Coefficient de los Angeles et MDE suivant la classe granulaire 10/14

Désignation Coefficient Los

Angeles

Micro-Deval

(MDE)

Classe granulaire 10/14 31,15 10

Avec LA < 35 et MDE< 15, nous pouvons conclure que les graviers servant à notre étude sont

bons pour la confection du béton car selon la norme NF EN 1260, pour des bétons courants, il

est exigé un LA < 50 et aucune exigence pour le MDE servant pour le béton autre que celui de

la chaussée [32].

B) La masse volumique apparente

La masse volumique apparente représente la masse de l’unité de volume apparent du corps,

c’est-à-dire du volume constitué par la matière du corps et les vides qu’elle contient [5]. Elle



35

est de l’ordre de 1000Kg/m3 (1Kg/l) en moyenne pour les ciments, de 1500 Kg/m3 (1,5kg/l) en

moyenne pour les sables et les graviers secs [24]. La détermination de la masse volumique

apparente s’effectue suivant la norme NF EN 1097 – 3, et a pour but d’évaluer rapidement le

poids volumique dans les conditions du chantier du sable, des graviers et des ciments en

l’occurrence dans la formulation des mortiers et des bétons. Ainsi les masses volumiques des

matériaux sur lesquels nous avons travaillé sont résumées dans le tableau 7.

Tableau 7: Masse volumique apparente du sable, des graviers et des ciments

Désignation Sable Gravier ciments

CIMTOGO DIAMANT FORTIA

Masse

volumique

apparente

(t/m3)

1,43 1,44 0,99 1,11 1,01

Les différents ciments étudiés présentent des masses volumiques apparentes égales environ à

1. Cela nous permet de conclure que les trois (03) différents ciments ont le même poids

volumique sec (𝜌𝑑 ) [3].

La figure 11 présente les matériels ayant servi à réaliser cet essai sur le sable, le gravier et le

ciment. Les détails des calculs sont présentés à l’annexe V.

Figure 11: Bocaux pour la détermination de la masse volumique apparente du sable, des

graviers et le cône pour le ciment

C) La masse volumique spécifique

La masse volumique spécifique représente la masse de l’unité de volume absolu du corps, c’est-

à-dire de la matière qui constitue le corps, sans tenir compte du volume des vides [4]. Elle varie



36

de 2900 à 3150 kg/m3 en fonction du type de ciment [24]. Elle est mesurée de deux manières :

à l’aide de l’éprouvette graduée ou à l’aide du pycnomètre. En effet, la méthode de l’éprouvette

est très simple et rapide et elle utilise du matériel courant de laboratoire (éprouvette graduée)

sauf qu’elle est d’une faible précision [19]. Par ailleurs l’essai au pycnomètre est effectué selon

la norme EN 1097 – 6. La mesure des masses volumiques des granulats (sable et graviers)

utilisés a été effectuée à l’aide de l’éprouvette graduée (figure 12a) et celle du ciment à l’aide

du pycnomètre en verre (figure 12b).

Figure 12: Eprouvette graduée et pycnomètre pour la mesure de la masse volumique

spécifique

Tableau 8: Masse volumique spécifique du sable, des graviers et des ciments étudiés

Désignation Sable Gravier ciments

TORO DIAMANT FORTIA

Masse

volumique

spécifique

(t/m3)

2,63 2,78 2,81 2,84 2,84

Ne disposant pas de pycnomètre à air pour une meilleure précision de nos résultats, nous avons

utilisé le pycnomètre en verre pour la détermination des masses volumiques spécifiques sur le

ciment. Mais les résultats obtenus pour les ciments ne sont pas conformes aux valeurs courantes

qui varient de 2,9 t/m3 à 3,15 t/m3 [24]. C’est pour cela que nous avons utilisé 3,1 t/m3 qui est

une valeur moyenne de la masse volumique des ciments pour faire la formulation du béton.

Les résultats des tableaux 7 et 8 nous permettent de constater que CIMTOGO est plus léger que

FORTIA et DIAMANT.



37

II.3. DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX

II.3.1. ELABORATION DES BETONS ET MORTIERS

A) Béton

La méthode de Dreux-Gorisse dite méthode complète est celle qui a été utilisée pour la

formulation du béton. Nous avons pu ainsi déterminer les proportions de sable, des graviers, du

ciment et de l’eau qui entrent dans la composition du béton. La figure 13 montre qu’à partir des

analyses granulométriques, nous avons obtenu les pourcentages du sable et des graviers et tracé

la courbe de béton. La résistance à la compression du béton à 28 jours d’âge pour les calculs

est fixé à 22 MPa.

Figure 13: Courbe de béton et pourcentage de granulats entrant dans la composition du béton

Les notes de calculs relatifs à la formulation du béton sont présentées en annexe VII. Par

ailleurs le tableau suivant nous présente les proportions des constituants pour 1m3 de béton. La

quantité de ciment à été déterminé à partir de l’abaque permettant d’évaluer approximativement

le dosage en ciment à partir du rapport C/E et de l’ouvrabilité désirée (affaissement au cône)

[29].



38

Tableau 9: Dosage du mètre cube de béton et quantité des constituants

Désignation Sable Gravier Ciment Eau Affaissement

(cm)

Quantité pour 1 m3 (kg/ m3)

594,7 1349,94 350 179 6

NB : Etant donné que nous faisons une étude comparative des caractéristiques physico-

mécaniques des ciments CPJ35 produits et utilisés au Togo, nous n’avons pas fait de correction

après la formulation afin de voir le réel comportement de chacun des ciments étudiés.

B) Mortier

Nos travaux nous ont amené à travailler sur un mortier de type normal. En effet le mortier

normal sert à déterminer certaines caractéristiques d’un ciment notamment sa résistance. Les

rapports E/C et S/C utilisés dans la composition du mortier normal sont : E/C = 0,5 ; S/C = 3.

Ainsi le sable et le ciment à tester sont gâchés avec de l’eau dans les proportions suivantes :

450g ± 2g de ciment, 1350g ± 5g de sable normalisé et 225g ± 1g d’eau [19].

II.3.2. ESSAIS SUR LE CIMENT

A) Mesure de la finesse

La finesse d’un ciment est généralement exprimée par sa surface massique. C’est la surface

totale des grains contenus dans une unité de poudre. L’objectif de l’essai est d’apprécier la

surface des grains de ciment par gramme de poudre [19]. Cette surface s’exprime en cm²/g.

L’essai de la détermination de la finesse du ciment est effectué selon la norme EN 196 – 1. La

surface massique des ciments étudiés est mesurée par comparaison à un ciment de référence

dont la surface de massique est connue [20]. Le matériel utilisé pour la réalisation de l’essai

s’appelle « le perméabilimètre de Blaine ». La norme EN 196 – 6 décrit le principe de l’essai.

En effet il s’agira de faire passer un volume d’air connu à travers une poudre de ciment. Plus la

surface de cette poudre est importante, plus le temps mis par l’air à traverser la poudre est long.

Ainsi le tableau 10 présente les résultats obtenus suite à l’essai de finesse sur les trois différents

ciments étudiés.



39

Tableau 10 : Finesse Blaine des ciments étudiés

Désignation CIMTOGO DIAMANT FORTIA

Finesse Blaine

(cm²/g) 3076,78 3601,51 2917,77

Plus la valeur de la finesse d’un ciment est élevée, plus le broyage est fin. Nous pouvons

constater que DIAMANT a une plus grande finesse de mouture. Notons que plus la finesse de

mouture d’un ciment est grande, plus la vitesse des réactions d’hydratations est élevée et plus

les résistances mécaniques aux jeunes âges (2 à 7jours) sont grandes. Par contre ledit ciment est

sensible à l’éventement et aux retraits importants [19].

B) Essai de consistance

L’essai de consistance de la pâte permet de caractériser sa plus ou moins grande fluidité. Les

essais normalisés suivants permettent d’apprécier cette consistance :

L’essai de consistance effectué avec l’appareil de Vicat conformément à la norme EN

196 – 3 ;

L’essai d’écoulement au cône selon la norme NF P 15 – 358 [16].

Dans le cadre de nos travaux, nous avons évalué cette consistance à partir de la consistance

Vicat. En effet elle consiste à mesurer l’enfoncement d’une tige cylindrique sous l’effet d’une

charge constante dans la pâte. L’enfoncement est d’autant plus important que la consistance est

plus fluide. En effet, c’est la distance « d » entre l’extrémité de la sonde et le fond du moule qui

caractérise la consistance. Si « d = 6mm ± 1mm » la consistance est dite normalisée [19]. Le

matériel utilisé est présenté par la figure 14.



40

Figure 14 : Appareil de Vicat muni de la sonde de 10 mm de diamètre

Le tableau 11 présente le récapitulatif des quantités de ciment et d’eau qui ont permis à obtenir

la pâte normalisée qui servira à l’essai de prise.

Tableau 11 : Récapitulatif des quantités de ciment et d’eau permettant d’obtenir une pâte de

ciment normalisée

Type de ciment DIAMANT FORTIA CIMTOGO

Quantité de ciment (g) 500 500 500

Quantité d'eau (g) 135 142 145

E/C 0,27 0,28 0,29

d (mm) 5 6 6

Au vu des résultats obtenus, nous constatons que CIMTOGO exige une grande quantité d’eau

pour atteindre la consistance exigée par la norme EN 196 – 3.



41

C) Ecoulement au cône de Marsh

La mesure du temps d’écoulement au cône permet de connaitre le comportement rhéologique

du ciment en présence d’un super plastifiant. Il s’agira de mesurer la perte de fluidité d’un coulis

de ciment dans le temps. Ainsi pour y arriver, nous aurons besoin d’un cône de Marsh de

1875cm 3 (figure 15) muni d’un ajutage calibré (orifice de 10mm de diamètre et de 60mm de

hauteur), d’un récipient de contenance 1l et d’un chronomètre. C’est la norme NF P 18-358 qui

régit cet essai et la norme NF P18-357 qui décrit la réalisation du coulis.

Figure 15 : Dimension du Cône de Marsh [34].

Nous avons dans le cadre de notre étude réalisé l’essai sur les trois différents ciments étudiés.

En effet nous avons mesuré le temps que met le coulis (réalisé avec l’un des ciments étudiés)

pour remplir un bocal de 1litre. Par ailleurs nous avons ajouté un super plastifiant pour

augmenter l’ouvrabilité du coulis. Ainsi nous avons comparé le coulis non adjuvantisé et le

coulis adjuvantisé. Par ailleurs le tableau 12 nous présente les quantités ayant permis la

réalisation du coulis.



42

Tableau 12 : Proportion de matériaux pour la confection du coulis

Désignation Ciment Eau Super plastifiant

Quantité (g) 1500 750 15

Rapport (E/C et

A/C) - 0,5 0,01

D) Evaluation de la stabilité

L’objectif de l’essai est d’apprécier l’augmentation de volume que seraient susceptibles de

provoquer, au cours de la réaction d’hydratation, les oxydes de calcium ou de magnésium

contenus dans le ciment. L’essai est réglementé par la norme EN 196 – 3. La stabilité est

caractérisée par la valeur C – A exprimée en mm à 0,5 mm près [19] :

𝑆𝑡𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡é (𝑚𝑚) = 𝐶 − 𝐴 (Eq.8)

Par ailleurs, la norme EN 197 – 1 précise les compositions, les spécifications et les critères de

conformité des ciments courants. Ainsi un ciment est dit stable si sa « Stabilité ou Expansion ≤

10mm ». La figure 16 présente les deux aiguilles (Le Chatelier) en laiton qui servent pour

l’essai :

Figure 16 : Eprouvette Le Chatelier contenant de la pâte de ciment à consistance normalisée

E) Mesure du temps de prise

L’essai est effectué sur une pâte de consistance normalisée et est fait selon la norme EN 196 –

3. L’objectif de l’essai est de définir pour un ciment donné un temps qui soit significatif pour



43

la rapidité de prise. C’est l’évolution de la consistance d’une pâte de consistance normalisée

qui sera suivie par l’essai. L’appareil utilisé est celui de Vicat équipé d’une aiguille de 1,13 mm

de diamètre (figure 17). On dit que le ʺtemps de début de priseʺ est atteint lorsque sous l’effet

d’une charge de 300 g, l’aiguille s’arrête à une distance « d = 4mm ± 1mm » du fond du moule.

Par ailleurs le ʺtemps de fin de priseʺ est celui au bout duquel l’aiguille ne s’enfonce plus que

de 0,5mm [19].

Figure 17 : Appareil de Vicat équipé d'une aiguille de 1,13mm pour l'essai de prise



44

II.3.3. CARACTERISATION DU MORTIER A L’ETAT FRAIS ET A L’ETAT DURCIS

A) Mortier à l’état frais

Confection des éprouvettes de mortier

Les éprouvettes de mortier sont fabriquées selon la norme EN 196 – 1.Nous avons utilisé le

sable normalisé (figure 18b) pour la confection des mortiers. Le malaxage du mortier est fait

dans un malaxeur normalisé (figure 18c). A la fin du malaxage, le mortier est introduit dans les

moules 4×4×16 (figure 18a) prévus à cet effet et serrés au moyen d’un appareil à choc (figure

18a). La norme susmentionnée donne les détails du mode opératoire de l’essai.

Figure 18 : Appareil à choc surmonté du moule 4×4×16, sable normalisé et le malaxeur

normalisé

B) Mortier à l’état durcis

Essai de flexion et de compression

Le principal objectif de ces essais est de définir la résistance d’un ciment. Il consiste à étudier

la résistance à la flexion et à la compression d’éprouvettes de mortier normal. La résistance du

mortier est considérée significative de la résistance du ciment. La norme EN 196 – 1 est celle

qui réglemente ces essais. Par ailleurs, elle donne les détails sur le mode opératoire lié à chacun

de ces essais. La figure 19 nous présente le matériel servant à faire les deux essais.



45

Figure 19 : Appareil pour les essais de flexion et de compression sur le mortier

Le dispositif de la figure 20 décrit comment se fait la rupture de chaque éprouvette en flexion.

Figure 20 : Dispositif pour l'essai de résistance à la flexion [19]

Si Ff est la charge de rupture de l’éprouvette en flexion, le moment de rupture vaut Ffl/4 et la

contrainte de traction correspondante sur la face inférieure de l’éprouvette est :

𝑅𝑓 = 1,5𝐹𝑓 𝑙

𝑏3 (Eq.9)

La contrainte ainsi calculée est appelée contrainte en flexion. Suivant les dimensions b et l des

éprouvettes, si Ff est exprimée en newtons (N), la résistance est exprimée en méga pascal (MPa)

et est égale :

𝑅𝑓 = 0,234𝐹𝑓 (𝑁) (Eq.10)

Les demi–éprouvettes issues de la rupture en flexion sont rompues en compression comme

indiqué sur la figure 21.



46

Figure 21: dispositif de rupture en compression [19]

Si Fc est la charge de rupture, la contrainte de rupture vaut :

𝑅𝑐(𝑀𝑃𝑎) = 𝐹𝑐

𝑏2 (Eq.11)

La contrainte ainsi calculée est appelée résistance à la compression et si la charge de rupture Fc

est exprimée en newtons, la résistance est exprimée en méga pascal (MPa) et vaut :

𝑅𝑐(𝑀𝑃𝑎) =𝐹𝑐

1600 (Eq.12)

II.3.4. CARACTERISATION DU BETON A L’ETAT FRAIS ET A L’ETAT DURCIS

A) Béton à l’état frais

1) Affaissement au cône d’Abrams ou Slump test

L’affaissement au cône d’Abrams est effectué selon la norme NF EN 12350 – 2 et est très

souvent utilisé parce que très simple à mettre en œuvre. Il consiste à mouler dans un tronc de

cône dont le diamètre de la base est de 20cm, celui du haut est de 10cm et de hauteur 30cm

(figure 22b) du béton. Le cône est rempli en trois couches piquées chacune de 25 coups avec

une tige métallique de 16mm de diamètre avec ses extrémités arrondis. On soulève ensuite le

moule avec délicatesse et l’on mesure l’affaissement ou le slump aussitôt après (figure 22a).



47

Figure 22 : Mesure de l'affaissement et le cône d'Abrams et ses accessoires

2) Mesure de la densité du béton frais

La densité du béton dépend de plusieurs facteurs dont le principal est la teneur en eau. Cette

dernière est fonction de l’hygrométrie et de la température ambiante. La densité fraiche est

mesurée afin de pouvoir vérifier la densité théorique calculée et ajuster les dosages en sable et

en gravier tout en gardant le même dosage en ciment pour 1m3 de béton [4]

3) Confection des éprouvettes de béton

Les bétons sont d’abord malaxés dans une bétonnière ou une malaxeuse, ensuite moulés dans

des moules de diamètre 16 cm et de hauteur 32 cm (figure 23a). Enfin les moules sont mis sur

une table à vibration pour le serrage du béton. Par ailleurs le temps de serrage est fonction de

la consistance du béton. La norme NF EN 12390 - 1 est celle qui réglemente les dimensions de

moules. Les éprouvettes doivent rester dans le moule et être protégées contre les chocs, les

vibrations et la dessiccation pendant au moins 16h et 3 jours au maximum à la température de

25°C ± 5°C dans les pays chauds et 20 °C ± 5°C [14]. Après démoulage, les bétons sont

conservés dans un bassin de maturation (figure 23b) jusqu’au jour prévu pour les écrasements

[14].



48

Figure 23: Moule 16cm × 32cm et bac de maturation des bétons

B) Essais sur le béton durcis

1) Evolution de la masse volumique semi-humide du béton

La masse volumique encore appelée densité volumique de masse, est une grandeur physique

qui caractérise la masse d’un matériau par unité de volume. Elle est déterminée suivant le

rapport :

𝜌 =𝑚

𝑣 (Eq.13)

Avec m qui est la masse de la substance homogène occupant le volume v.

2) Rectification des extrémités des éprouvettes et essai de compression

Le principal but de l’essai de compression de béton est de connaître la résistance à la

compression d’une éprouvette de béton ayant un âge donné. L’éprouvette étudiée est soumise

à une charge croissante jusqu’à ce qu’elle se rompt. Ainsi la résistance en compression est le

rapport entre la charge de rupture et la section transversale de l’éprouvette [19]. Dans le cadre

de nos travaux, nous avons fait les essais de compression sur des éprouvettes à 7, 14 et 28 jours

d’âge.

Les essais de compression ont été faits selon la norme NF P 18 – 406. Cette dernière rappelle

que les extrémités des éprouvettes cylindriques doivent préalablement être rectifiées avant



49

l’essai de compression. En effet la rectification consiste à rendre les surfaces planes et

perpendiculaires aux génératrices de l’éprouvette. Il existe plusieurs méthodes de rectification

des éprouvettes. On distingue :

La rectification par usinage des extrémités,

Surfaçage utilisant du ciment calcium-alumineux,

Surfaçage au mortier de soufre,

Surfaçage utilisant des boites à sable.

Nous avons dans le cadre de nos travaux utilisé pour la rectification de nos éprouvettes le

surfaçage au mortier de soufre. Nous avons effectué ce surfaçage selon la norme NF EN 12390

– 3. En effet le surfaçage au mortier de soufre (figure 24) consiste à munir chaque extrémité de

l’éprouvette d’une galette à base de soufre selon deux exigences : la planéité et la

perpendicularité aux génératrices.

Figure 24 : Eprouvettes de béton surfacée au mortier de soufre

Les essais de compression ont été effectués sur une presse (figure 25) de 3000 kN de capacité.



50

Figure 25: Presse à béton de capacité 3000 kN

II.4. CONCLUSION PARTIELLE

Nous avons dans ce chapitre caractérisé les différents matériaux que nous avons utilisé pour

nos formulations de béton et de mortier. Ces matériaux sont le sable, le gravier et le ciment.

Notons que c’est l’eau de la TDE (Togolaise des Eaux) que nous avons utilisée dans nos

formulations. Par ailleurs, nous avons décrit brièvement les dispositifs expérimentaux et les

différents essais réalisés sur le ciment, le béton et le mortier.



51

CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS

III.1. ESSAIS SUR LE CIMENT

III.1.1. ECOULEMENT AU CONE DE MARSH

Cet essai a été réalisé afin de mesurer le temps nécessaire pour vider un cône contenant un

coulis à travers un ajutage dont l’orifice est de 10mm de diamètre. Ainsi l’histogramme suivant

(figure 26) présente le temps d’écoulement moyen nécessaire pour remplir un contenant d’un

(01) litre de coulis confectionné avec les ciments étudiés (adjuvantisé ou non).

Figure 26 : Temps d’écoulement (en secondes) des différents ciments étudiés

Le temps d’écoulement lorsque le coulis est adjuvantisé est plus court que celui du coulis non

adjuvantisé. En effet le ciment FORTIA présente un temps d’écoulement plus élevé dans les

deux cas comme observé sur la figure ci-dessus. Notons que plus un ciment est fin plus vite il

s’écoule. Ainsi nous pouvons constater que le ciment DIAMANT ayant une plus grande finesse

coule plus vite. En outre, les résultats obtenus s’accordent avec ceux de l’essai de finesse Blaine

et s’accordent en parti à l’analyse granulométrique effectuée sur les essais réalisés dans le

chapitre précédent (II.2.2.a et II.1.1.a). En effet, les résultats de l’analyse granulométrique



52

confirment seulement que le ciment DIAMANT est le plus fin. Notre analyse est limitée car

nous n’avons pas de précisions sur la composition exacte des ciments étudiés.

III.1.2. TEMPS DE PRISE SUR LA PATE NORMALISE DE CIMENT

On parle de la prise de ciment lorsque la pâte de ciment, de mortier ou de béton perd sa

plasticité. En effet nous avons effectué cet essai sur la pâte normalisée de ciment. Le temps de

début de prise correspond à l’ instant où l’aiguille de 1,13 mm de diamètre s’arrête à d = 4 mm

± 1mm sous l’effet d’une charge de 300 g. Par ailleurs la fin de prise est constatée lorsque

l’aiguille susmentionnée ne s’enfonce plus que de 0,5mm. Dans le cadre de nos travaux nous

avons déterminé ces différents temps sur les différents ciments utilisés (figure27).

Figure 27: Temps de prise des différents types de ciments étudiés

C’est sur la pâte de ciment normalisée réalisée lors de l’essai de consistance que nous avons

effectué l’essai de temps de prise. Comme nous pouvons le constater sur la figue ci-dessus, les

temps de prises varient d’un ciment à un autre. Ils sont très supérieur à 75 minutes comme le

prévoit la norme EN 197 - 1 pour les ciments de type CEM II 32,5N et CEMII 32,5R. Le temps

de prise peut être influencé par plusieurs facteurs tels que la finesse du ciment, sa composition

chimique, la température ambiante et l’effet des adjuvants s’il y en a. Ainsi le temps de début

de prise est plus rapide pour un ciment quand il a une grande finesse [20]. Au vu des résultats

obtenus, nous pouvons constater que CIMTOGO et DIAMANT ayant moyennement le même

temps de début de prise sont broyés plus finement que FORTIA. Par ailleurs, les résultats que



53

nous avons obtenus sont conformes à ceux de la finesse Blaine et de l’écoulement au cône

(II.2.2 a et c). En effet, plus un ciment est fin, grande est sa surface spécifique, court est son

temps de début de prise et plus vite s’écoule t’il. Néanmoins, FORTIA ayant un temps de prise

plus avancé que les deux autres, à l’avantage de moins fissurer et de présenter un moindre retrait

[22].

III.1.3. STABILITE OU EXPANSION SUR LE CIMENT

L’expansion ou la stabilité d’un ciment est mesurée à chaud et à froid sur une éprouvette de

pâte pure. Il s’agit en effet d’apprécier l’augmentation de volume que seraient susceptibles de

provoquer au cours de la réaction d’hydratation les oxydes de calcium ou de magnésium

contenus dans le ciment. Dans le cadre de notre étude nous avons utilisé la pâte normalisée qui

a servi à l’essai de prise des ciments étudiés. La figure 28 nous présente la stabilité des ciments

étudiés

Figure 28: Stabilité des différents ciments étudiés

Nous constatons que les ciments que nous étudions sont stables. En effet CIMTOGO est le plus

stable avec une valeur de 0,5 mm suivit de FORTIA et de DIAMANT dont les valeurs sont

respectivement de 0,7mm et de 0,8mm. Les valeurs obtenues sont largement inférieures à la

limite fixée par la norme EN 197-1. Cette dernière prévoit que pour tout type de ciment, la

valeur de la stabilité soit inférieure ou égale à 10 mm. Notons qu’un ciment non stable peut

entrainer de graves menaces pour la pérennité des constructions.

CIMTOGO FORTIA DIAMANT

satbilité 0,5 0,7 0,8

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Stab

ilité

en

mm

Types de ciments



54

III.2. MORTIER A L’ETAT DURCI

FLEXION ET COMPRESSION

Les caractéristiques les plus recherchées sur un mortier durci sont la résistance à la flexion et

la résistance à la compression. En effet pour les différents types de ciments étudiés, nous avons

réalisé les deux différents essais sur les mortiers confectionnés avec ces différents ciments. Les

figures ci-dessous nous donnent des détails sur ces différents essais. En effet la figure 29

présente les essais de flexion et la figure 30 les essais de compression.

Figure 29 : Résistance en flexion sur mortier à différents jours de maturation

La figure ci-dessus nous présente l’évolution de la résistance en flexion sur le mortier à

différents jours de maturation. Nous pouvons constater que les ciments FORTIA et DIAMANT

ont une résistance en flexion à deux (2) jours plus élevée (3.83 MPa) que celle de CIMTOGO

(3.13 MPa). Par contre à sept (7) jours, cette résistance est presque la même chez les 3 types de

ciments étudiés. Par ailleurs, à vingt-huit (28) jours, nous notons une augmentation de la

résistance dont le maximum est noté chez FORTIA (7.85 MPa) suivit de CIMTOGO (7.06



55

MPa) et de DIAMANT (6.51 MPa). La norme EN 197 – 1 ne donne aucune précision sur la

résistance minimale à la flexion car les matériaux composites (béton et mortier) obtenus à partir

du ciment sont plus sollicités en compression qu’en traction.

Figure 30 : Résistance en compression sur mortier à différents jours de maturation

Nous pouvons constater sur la figure 30 une augmentation de la résistance à la compression sur

les mortiers. Les résultats obtenus sont conformes aux exigences de la norme EN 197 – 1. En

effet cette dernière exige une résistance minimale à la compression de 14 MPa à 7 jours et 30

MPa à 28 Jours. Ces deux conditions sont respectées par les différents ciments que nous avons

étudiés. Notons qu’à 7 jours, la plus grande résistance est de 22,33 MPa (FORTIA) et la plus

petite est de 17,48 MPa (CIMTOGO). A 28 jours, la plus grande résistance que nous avons

obtenue est de 37,19 MPa (FORTIA) et la plus petite est de 30,46 MPa (DIAMANT). Notons

également que la grande finesse de DIAMANT lui accorde d’avoir de grande résistance à court

terme. Ainsi, à 2 jours, nous avons obtenu la plus grande résistance qui est de 15,33 MPa.



56

III.3. BETON A L’ETAT FRAIS ET A L’ETAT DURCIS

III.3.1. BETON A L’ETAT FRAIS

A) Affaissement au cône d’Abram des bétons frais

L’histogramme présenté par la figure 31 présente la valeur de l’affaissement mesuré sur des

bétons réalisés à partir des différents ciments étudiés.

Figure 31: Valeurs des affaissements des bétons frais

L’affaissement nous permet de constater l’ouvrabilité des différents bétons confectionnés. Ainsi

nous pouvons alors remarquer que le ciment TORO et le ciment FORTIA sont plus ouvrables

que le ciment DIAMANT. La perte de hauteur constatée s’explique par la fluidité de chaque

type de ciment, par les granulats de grande dimension (25 m) contenue dans le gravier et par

la quantité d’eau introduite lors de la confection du béton. En effet l’eau est un paramètre très

important dans l’ouvrabilité d’un béton. Pour la confection des différents bétons, nous avons

introduit la même quantité d’eau et obtenue des valeurs d’affaissements différentes mais nous

pouvons constater que ces bétons sont plastiques (5≤ St≤9).

B) Densité des bétons frais

La densité fraiche est mesurée afin de pouvoir procéder à la vérification de la densité calculée

théoriquement. Les densités fraîches des différents types de ciment étudiés sont présentées sur

la figure 32.



57

Figure 32: Valeurs des densités des bétons frais

La densité théoriquement calculée suite à la formulation que nous avons faite, nous a permis

d’obtenir 2,47 t/m3. Ainsi nous pouvons constater que les densités de béton frais obtenues sont

différentes et inférieures à la théorique. Les caractéristiques des ciments étudiés et le mécanisme

d’hydratation peuvent expliquer cette différence. Il faut noter également que le phénomène de

contraction des matériaux peut avoir une influence sur cette différence. En effet, cette mesure

devrait permettre d’apporter des corrections sur les proportions des constituants du béton. Etant

donné que nous faisons une étude comparative des caractéristiques physico-mécaniques des

ciments, nous n’avons pas procédé aux corrections.

III.3.2. BETON A L’ETAT DURCI

A) Masse volumique semi humide

La masse volume se définit comme étant la masse d’un corps par unité de volume. Nous avons

pendant la période de cuire mesuré la masse volumique sur les éprouvettes à différents jours

d’âge comme présenté sur la figure 33.



58

Figure 33 : Masse volumique semi humide du béton durci en fonction de l’âge de maturation

Nous avons constaté au cours de notre étude que les bétons étudiés ont des masses volumiques

allant de 2 t/m3 à 2,5 t/m3. En effet plus la maturation évolue plus les masses volumiques

croissent. Cela est dû au fait qu’immergés dans le bassin de maturation, les bétons se saturent

au fur et à mesure de leurs maturations.

B) Résistance à la compression

La résistance à la compression sur les éprouvettes de béton permet de déterminer la valeur

caractéristique de la résistance du béton. En effet c’est la caractéristique la plus recherchée sur

le béton durci. Dans le cadre de notre travail, comme présenté sur la figure 34, nous avons

déterminé les résistances en compressions des éprouvettes de béton à 7jours, 14jours et à

28jours.



59

Figure 34 : Résistance à la compression sur béton à différents jours de maturation

Nous pouvons constater sur la figure ci-dessus une croissance de la résistance à la compression

au cours de la maturation du béton. Cette évolution est due à plusieurs facteurs entre autre : les

hydrates libérés lors de l’hydratation, la qualité du squelette granulaire (qualité mécanique des

granulats, capacité d’adhérence du mélange sable et gravier avec la pâte de ciment) du béton et

la classe de résistance du ciment [19]. Notons qu’entre le 7ème jour et 14ème jour on remarque

que la résistance n’a quasiment pas varié puis à partir du 14ème jour recommence par croître

jusqu’à 28ème jours. C’est seulement FORTIA avec une résistance de 27,03 MPa qui a atteint

la résistance escomptée à 28jours. En effet, c’est 25,3 MPa (Majoration de 22 MPa de 15% en

tenant compte de l’environnement et de la qualité des granulats utilisés pour confectionner le

béton) que nous espérions avoir au minimum à l’issus de nos calculs.



60

III.4. ETUDE COMPARATIVE ET CANEVAS D’ELABORATION

DE FICHE TECHNIQUE

III.4.1. ETUDE COMPARATIVE

Cette étude se penchera seulement sur les caractéristiques mécaniques des différents types de

ciments étudiés. Il s’agira de la résistance en compression obtenue sur les éprouvettes de béton

16×32 et des résistances en flexion et en compression obtenues sur les éprouvettes de mortiers

4×4×16.

La résistance en flexion déterminée sur les éprouvettes de mortier 4×4×16 permet de

déterminer l’aptitude du ciment à résister en traction. Notre étude a porté sur trois (3) types de

ciment CPJ35. Ainsi les résultats obtenus nous permettent de les classer comme suit de manière

décroissante : FORTIA, CIMTOGO et DIAMANT (figure29).

La résistance à la compression obtenue sur les éprouvettes de mortier et sur les bétons permet

de déterminer l’aptitude du ciment à résister à la compression. Ainsi à l’issue des essais de

compression sur les demies éprouvettes issues des essais de flexion sur le mortier, nous

obtenons le classement décroissant suivant : FORTIA, CIMTOGO et DIAMANT (figure30).

Par ailleurs la résistance en compression sur les éprouvettes cylindriques 16×32 de bétons nous

a permis d’obtenir le classement suivant : FORTIA, DIAMANT et CIMTOGO (figure34).

Notons que les résistances obtenues sont influencées par les compositions des ciments étudiés.

En effet plus la proportion de C3A est grande, la prise est rapide mais n’a pas d’effet sur la

résistance du ciment. Par contre une grande proportion de C3S entraine de grande résistance

surtout à court terme. Ainsi nous pouvons constater que le ciment FORTIA a une bonne

résistance à 7 jours qui est confirmé à 28 jours. Rappelons que le C3A et le C3S sont des phases

du clinker entrant dans la fabrication du ciment. Malgré le fait que les dosages des composés

varient d’un ciment à un autre, notons que les résistances obtenues permettent de conclure que

les cimentiers proposent des produits qui répondent aux normes. En effet le tableau suivant

présente les prescriptions de la norme NF EN 197-1 par rapport à la résistance en compression

des différents types de ciments.



61

Tableau 13 : Résistance minimale garantie par la norme NF EN 197-1

Classe de résistance Résistance minimale garantie en MPa

2jours 7jours 28jours

32,5N - 14 30

32,5R 8 - 30

42,5N 8 - 40

42,5R 18 - 40

52,5N 18 - 50

52,5R 28 - 50

Le tableau 14 présente les résistances en compression à différent jours de maturation des

ciments étudiés.

Tableau 14 : Résistance à la compression des différents ciments étudiés

RESISTANCE A LA COMPRESSION

Age de maturation 0 2 7 28

Contrainte de rupture (MPa)

CIMTOGO 0,00 10,43 17,48 31,96

DIAMANT 0,00 15,33 20,25 30,46

FORTIA 0,00 12,80 22,33 37,19

Le tableau 15 est le tableau d’emploi des divers types de ciments.



62

Tableau 15 : Tableau d’emploi des divers types de ciments étudiés

FONDU CP- MF2

CPACPA

CPJ

CPA (1)

CPJ

FONDU

FONDU CPA CPA CPA

CPA

CPJ

CLC

CPJ

CLC

CP - MF 2

CP- MF2

CPJ

CLC

CHF-CLK

CLK, CHF

CPA

CPA-HTS

HRC

HRC-HTS

CLC-CP-

MF2

CPA-CHF

CLC-CLK

CHF

CLK

FONDUCP- MF2

HRC-HTS

HRC-HTS HRC-HTS

CPA

CPJ

CLC-CHF

CP – MF 2

CPA (1)

CPJ

CPA

CPJCPJ

CPACPA (1)

CPJ

CM, CNXHN, LM

(5)

CHF CLC

CHF

CP MF 2

CPA (1)

CPJTous

CMLM,

XHN,XHA

CHF ,

CLK(2)

CPJ. CLC

LM (5) ;

XHN

Enduit

XHA

(5)

LM,

XHN,XHA

Prompt

FONDU

TR

AV

AU

X S

PE

CIA

UX

6

(30-60)

3

(10-30)

<3

(<10<30)

CPJ

CLC

CHF

CLK

HP

HPR

55

55 R

45

45 R

16

(100-160)

10

(50-110)

CPA (1)

CPJ

CHF

CPA (4)

CPJ

CLC

CHF

CLK

CPA

CPJ

(a employer

avec

precautions)

Ouvrages exceptionnels

contraintes tres importantes

CPA

CPJ

CLC

CPF

CPA (1)

CPJ

CPJ

CM, CHF

Tous (laitier avec

précautions)

XHA

CLX

Enduit

XHN (1)

XHA

Agressivités chimiques du

terrain croissant du haut

vers le bas pour les ciments

normalisés (cf fiches) (4)

CPA (1)

CPJ-CLC

Certains CPA

CHF

CPJ

Certains

CPA

CPJ

CLC

CM, CN

Blocs manufacturés

Précontrainte

CLX CLX

Ouvrages supportant des

contraintes reduites

(faiblement armés ; massif

ferrailés…)

TRAVAUX CLASSIQUES

(contraintes importantes,

bétons normalement

ferraillés)

Mortiers d’injection pour

gaine de précontrainte ;

terrain fissuré ou sans

cohésion ;béton avec mise

en place préalable des

granulats…

Bétons projetés

Bétons avec granulats

spéciaux

Consulter les laboratoires spécialisés ; les fabricants compétents et faire essais préalables ; des Un ciment spécial pour les gaines de

précontraintes a été mise au point mais sa commercialisation ne semble pas effective

Chaux

légères

Béton banché

Enduits (3)

Mortiers batards à base de

ciments visés dans les

cases(en particulier les

CPA vérifiés blancs) et de

chaux (XHN) par moitié

environ

CM XHA (3) XHN

Fondation

XHNChaux

légèresCPJ

Maç

on

ner

ie

Mortier de

pose

Elevation

Couvertures

Tuyaux

Colmatage

Béton refractaire

PR

EF

AB

RIC

AT

ION

Béton armé Cf ci-dessus

Etuvage

RO

UT

ES

-

PIS

TE

S-

DA

LL

AG

ES

Ciments autant que possible

un retrait faibleCPA

Bét

ons

en

gra

nde

mas

se

Doivent dégager peu de

chaleur lors de la prise

Ouvrage soumis au gel

(béton jeune)

FONDU

FO

ND

AT

ION

S

TR

AV

AU

X

SO

UT

ER

RA

IN

S

CPATRAVAUX

HYDRAULIQUES

Ouvrages en terrasse

exposés aux pluies (voir les

fiches) (4)

CLK

CHF

Prompt

TABLEAU D'EMPLOI DES DIVERS TYPES DE CIMENTS

BE

TO

N A

RM

E

CLASSES >HP 35

BETON PRECONTRAINT CPA

CPA

CHF

𝐷𝑒𝑐 𝑓𝑓𝑟𝑎 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒

rapide

𝐷𝑒𝑐 𝑓𝑓𝑟𝑎 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒

tres rapide

dalles

chauffantes



63

En comparant les résultats obtenus (tableau 14) aux valeurs de la norme NF EN 197-1 du

tableau 13, nous pouvons conclure que les ciments que nous avons étudiés respectent les valeurs

minimales prescrites par la norme. Par ailleurs, il est prévu que les résultats des essais du

contrôle se situent dans la fourchette ± 10 𝑀𝑃𝑎 au tour de la moyenne [22]. En tenant compte

de la classe de résistance (qui est de 32.5 MPa) des ciments que nous avons étudiés et du tableau

15 qui est le tableau d’emplois des divers types de ciments [22] , ils peuvent tous être utilisés

en maçonnerie et pour les bétons peu sollicités. C’est à dire pour des travaux courants n’exigent

pas des bétons ou des mortiers de grandes performances.

III.4.2. CANEVAS D’ELABORATION DE FICHE TECHNIQUE

Le présent canevas est établit, afin de pouvoir donner une idée générale sur les parties

constituantes de la fiche technique. En effet, dans ce canevas, une explication est donnée à

chaque partie de la fiche technique en vue de faciliter son élaboration et sa lecture. Ainsi, voici

présenté le canevas d’élaboration de la fiche technique.



64

CANEVAS D’ELABORATION DE FICHE TECHNIQUE

PRESENTATION DU PRODUIT

Provenance du produit

Il s’agira de définir le produit selon son appellation commerciale ou le nom de l’usine de

fabrication ;

Type de produit

Cette partie précisera le type de produit suivant les cinq types de ciments connus et dans la

mesure du possible le classer parmi les 27 ciments courants ;

Classe commerciale et classe de résistance

Nous préciserons la classe commerciale et de résistance du ciment étudié dans cette sous

partie.

CARACTERISTIQUES DU PRODUIT

Caractéristiques physiques

Dans cette sous partie, nous présenterons les résultats de tous les essais physiques effectués

sur les ciments étudiés ;

Caractéristiques mécaniques

Il s’agira de présenter dans cette sous partie les résultats des essais mécaniques effectués

sur les différents ciments étudiés.

DOMAINES D’APPLICATION

Zones Cette sous partie précisera les zones (humide ou chaude) dans lesquelles peuvent être utilisés

les ciments étudiés ;

Mortiers Il s’agira de préciser si les ciments étudiés peuvent servir ou pas dans les mortiers ;

Béton Il s’agira de préciser si les ciments étudiés peuvent servir ou pas dans la confection du béton ;

Béton armé Le béton armé a des exigences particulières. Ainsi, nous préciserons ici si les ciments étudiés

peut être utilisés ou pas dans le béton armé.

ORIENTATIONS

Il s’agira de proposer quelques conseils et orientations qui pourront aider à mieux utiliser

l’un ou l’autre des ciments que nous avons étudiés.



65

CONCLUSION GENERALE

Déterminer les caractéristiques physico-mécaniques des ciments CPJ35 utilisés au Togo était

le principal objectif de notre étude. Nous avons pour cela effectué divers essais sur le béton à

l’état frais et à l’état durci, sur le mortier normalisé et sur la pâte de ciment normalisée. On peut

entre autre citer les essais de prise et de stabilité sur le ciment, les essais de flexion et de

compression sur le mortier normalisé et l’essai de compression sur le béton durci.

Les essais sur la pâte de ciment ont été réalisés dans une salle avec une température de 20°C et

les éprouvettes de mortier ont été réalisées et conservées dans cette même salle afin de satisfaire

aux exigences des normes qui régissent ces essais. Par ailleurs les éprouvettes de béton sont

également conservées dans un bassin de maturation selon les prescriptions de la norme. En

outre, les essais mécaniques qui sont réalisés sur le béton et le mortier ont été faits à différents

jours de maturation. Nous nous sommes arrêtés à 28jours qui est le nombre de jour auquel on

détermine la résistance référentielle à la compression des bétons ou des mortiers. D’où les

valeurs des résistances à la compression à 28 jours sur les éprouvettes de mortiers sont les

suivantes : FORTIA (37,19MPa), CIMTOGO (31,96MPa) et DIAMANT (30,46MPa). Les

valeurs de résistances à la compression obtenues sur les éprouvettes de béton à 28 jours, sont :

27,03MPa sur FORTIA, 24,40MPa sur DIAMANT et 23,64MPa sur CIMTOGO. Par ailleurs,

les essais de flexion sur les mortiers ont permis d’obtenir : 7,85MPa sur FORTIA ; 6,51MPa

sur DIAMANT et 7,06MPa sur CIMTOGO. Suite à l’essai de stabilité, nous avons déterminé

que nos ciments sont stables (0,7cm sur FORTIA, 0.8cm sur DIAMANT et 0,5cm sur

CIMTOGO). Ils ont des temps de prise allant de 2h59min (DIAMANT et CIMTOGO) à

3h30min (FORTIA). Ainsi nous avons pu déterminer que les ciments CPJ35 ne peuvent être

utilisés qu’en maçonnerie et pour les bétons peu sollicités ou faiblement armés c’est-à-dire pour

des ouvrages courants n’exigeant pas des grandes résistances. En outre, pour des ouvrages

spéciaux nécessitant de grandes résistances ou réalisés dans des environnements spéciaux, il est

également prévu des ciments spéciaux qui répondent aux exigences de l’ouvrage.

Afin de faciliter l’utilisation des ciments que nous avons étudiés, nous avons proposé une fiche

technique dont la compréhension et la lecture ont été expliquées dans le canevas d’élaboration

de la fiche technique.

Les résultats présentés dans notre document ne donnent qu’une idée générale sur les différents

types de ciments CPJ35 utilisés au Togo. Il serait judicieux de faire une étude sur différente



66

production sur une période donnée afin de voir la dispersion des résultats pour de meilleures

conclusions. Notons que nous n’avons travaillé que sur l’aspect physico-mécanique entrainant

des limites dans la discussion des résultats. Ainsi, il serait bien de faire une étude chimique pour

renchérir cette étude.

Comme le disent les cimentiers, les matériaux réalisés avec du ciment ne sont pas complètement

inertes. Ils vivent. Ainsi il est important de connaitre la manière de conserver et d’utiliser ces

ciments afin d’atteindre les résistances souhaitées. Pour cela nous recommandons aux

cimentiers d’améliorer la communication au tour des conditions d’utilisation et de conservation

de leurs produits. Aux entreprises ayant une grande consommation en ciment, nous leur

recommandons de s’acquérir des normes régissant l’utilisation des ciments mais également des

normes régissant la réalisation et la mise en œuvre des bétons et des mortiers afin d’améliorer

leurs prestations et de proposer des ouvrages de qualité durable.



67

BIBLIOGRAPHIE Ouvrage et articles

[1] Béton et constituants du béton - tome1 - bétons et adjuvants

[2] Holcim, Fiche technique de fabrication du ciment

[3] H. DAGOU Houljakbe. «ETUDE COMPARATIVE DES CARACTERISTIQUES

MECANIQUES DES CIMENTS UTILISES AU BURKINA FASO.» Ouagadougou,

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[6] Normalisation Française du Ciment. 1982.

[7] NF EN 1097 – 1 _ A1 : Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques

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[8] EN 196 – 1: Méthodes d'essais de ciments - Partie1: détermination des résistances

mécaniques.». Août 1995.

[9] EN 196 – 3: méthodes d'essais de ciments - Partie 3 : détermination du temps de prise et de

la stabilité.». Janvier 2009.

[10] NF EN 1097 – 2 : Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques des

granulats. Résistance à la fragmentation. Octobre 1998.

[11] NF EN 1097 – 3 : Détermination des caractéristiques mécaniques et physiques des

granulats : Partie 3 : Méthode pour déterminer la masse volumique en vrac et de la

porosité inter granulaire. Août 1998.

[12] NF EN 1097 – 6: Détermination des caractéristiques mécaniques et physiques des granulats

: Partie 3 : Méthode pour déterminer la masse volumique réelle et du coefficient

d’absorption d’eau. Février 2006.

[13] NF EN 12350 – 2: Essai pour béton frais : Partie2 : Essai d’affaissement.». Décembre

1999.

[14] NF EN 12390 – 3 : Essai sur béton durci : Partie 3 : Résistance à la compression des

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[15] NF P 18 357: Adjuvants pour béton, mortiers et coulis. Coulis courant d’injection pour

précontrainte, Fabrication. Juillet 1985.

[16] NF P18 358 : Adjuvants pour béton, mortiers et coulis. Coulis courants d’injection pour

précontrainte, Mesure de la fluidité et de la réduction d’eau. Juillet 1985.

[17] NF EN 197 – 1 : Ciment. Partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité

des ciments courants. Février 2001



68

[18] NF P 18-406 : Essai de compression

[19] R. Dupain, R. L. «Granulats, sols, ciments, et bétons.» CASTEILLA, 1995.

[20] TOUZOUTI, Kamila. « Introduction aux nanociments et nanobétons.» 2012

[21] Tuan, Anh DANG. INSA de Rennes., NOVEMBRE 2011

[22] Michel ADAM, Gide pratique pour l’emploi des ciments, Eyrolles, 1982

[23] NF P 15-301 : Définitions, Classifications et Spécifications des ciments. 1982.

[24] CIMBETON, Les constituants des bétons et des mortiers, Fiches techniques Tome 1,

Septembre 2005

[25] TCHONDA Eyo-Mawaba Ditouma Jacob, « FORMULATION DE BETON DE

MATERIAUX (Sable et Gravier) DE LA RIVIERE BIDJOOUNOU DANS LA

PREFECTURE DE TCHAOUDJO AU TOGO » Novembre 2015.

[26] NF EN 206 – 1 : Béton, Partie 1 : Spécification, performances, production et conformité.

Avril 2004.

[27] Fabbris, F « La rhéologie du béton.Connaissance fondamentale, Laboratoire de matière.

Mai/juin 2013

[28]NF P18560 : Analyse granulométrique par tamisage, Septembre 1990.

[29] 2iE, Protocole de TP Technologie de construction, 2014 – 20015

[30] Nafissatou SAVADOGO, MISE EN OEUVRE D’UN ECO-CIMENT A BASE DE

MÂCHEFER DE CHARBON MINERAL, Juin 2013

[31] NF EN 12390 – 1 : Essai pour béton durci, Partie 1 : Forme, dimensions et autres

exigences relatives aux éprouvettes et aux moules. Octobre 2001.

[32] NF EN 12620, Granulat pour béton. Août 2003.

Gravier) DE LA RIVIERE BIDJOOUNOU DANS

Site internet

[33] http://www.febelcem.be. 13 décembre 2015. http://www.febelcem.be/fr/ciment-

applications/historique-du-ciment-origine-de-l-utilisation-du-ciment-histoire-du-

ciment.

[34] Le monde de GENIE CIVIL. jeudi 26 novembre 2015. http://forum-

btp.blogspot.com/2014/05/la-pate-de-ciment.html?view=mosaic.



69

ANNEXES



Institut International d’Ingénierie

I

ANNEXE I : DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS CPJ35 UTILISE AU TOGO

CIMENT DIAMANT

4000 FCFA / Paquet

CIMENT FORTIA

4000 FCFA / Paquet

CIMTOGO

4050 FCFA / Paquet




II

ANNEXE II : ANALYSE GRANULOMETRIQUE

A) Analyse granulométrique du sable

LABORATOIRE NATIONAL

DU BATIMENT ET DES TP

B.P. 20100 Tel: 225 62 83

L. N. B. T. P.

ANALYSE GRANULOMETRIQUE PROVENANCE Zio (côté-Est)

ECHANTILLON sable fluvial roulé

DOSSIER

DATE 09/09/2015

POIDS INITIAL SEC 1 000 g OPERATEUR TCHOHOU.W

MODULES

AFNOR

TAMIS

Y mm

PASSOIRES

Y mm

REFUS

PARTIELS

REFUS

CUMULES % REFUS % PASSANT OBSERVATIONS

50 80 100 49 63 80 48 50 63 47 40 50 46 31,5 40 45 25 31,5 44 20 25 43 16 20 42 12,5 16 41 10 12,5 40 8 10 39 6,3 8 38 5 6,3 1,2 0,12 99,88 100 37 4 5 36 3,15 4 35 2,5 3,15 12,7 1,27 98,73 99 34 2 2,5 33 1,6 2 32 1,25 1,6 73,1 7,31 92,69 93 31 1,0 1,25 30 0,8 1,0 29 0,63 0,80 279,7 27,97 72,03 72 28 0,5 0,63 27 0,4 0,50 26 0,315 0,40 676,5 67,65 32,35 32 25 0,250 0,315 24 0,200 0,250 23 0,160 0,200 926,5 92,65 7,35 7 22 0,125 0,16 21 0,1 0,125 20 0,08 0,1 977,8 97,78 2,22 2 19 0,063 0,08 18 0,05 0,063 17 0,04 0,05




III

Désignation Sable

Module de Finesse (MdF) 1,97

Coefficient d'uniformité (Cu) 3,12

Coefficient de courbure (Cc) 1,24




IV

B) Analyse granulométrique du gravier

LABORATOIRE NATIONAL

DU BATIMENT ET DES TP

B.P. 20100 Tel: 225 62 83

L. N. B. T. P.

ANALYSE GRANULOMETRIQUE

PROVENANCE BEGBE (TGC)

ECHANTILLON Gneiss concassé

DOSSIER

DATE 09/09/2015

OPERATEUR TCHOHOU.W POIDS INITIAL SEC 2 000 g

MODULES

AFNOR

TAMIS

Y mm

PASSOIRES

Y mm

REFUS

PARTIELS

REFUS

CUMULES % REFUS % PASSANT OBSERVATIONS

50 80 100 49 63 80 48 50 63 47 40 50 46 31,5 40 45 25 31,5 0 0,00 100,00 100 44 20 25 226,2 11,31 88,69 89 43 16 20 552,7 27,64 72,37 72 42 12,5 16 1063,4 53,17 46,83 47 41 10 12,5 1289,4 64,47 35,53 36 40 8 10 1554,6 77,73 22,27 22 39 6,3 8 1788,2 89,41 10,59 11 38 5 6,3 1918,5 95,93 4,08 4 37 4 5 36 3,15 4 35 2,5 3,15 1995,1 99,76 0,25 0 34 2 2,5 33 1,6 2 32 1,25 1,6 31 1,0 1,25 30 0,8 1,0 29 0,63 0,80 28 0,5 0,63 27 0,4 0,50 26 0,315 0,40 25 0,250 0,315 24 0,200 0,250 23 0,160 0,200 22 0,125 0,16 21 0,1 0,125 20 0,08 0,1 19 0,063 0,08 18 0,05 0,063 17 0,04 0,05




V

Désignation Graviers

Coefficient d'uniformité (Cu) 2,54

Coefficient de courbure (Cc) 0,99




VI

C) Analyses granulométriques des ciments

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100 1000

% C

um

ulé

s

Taille en µm

Superposition des Courbes Granulométriques des Ciments

CIM TOGO CIM FORTIA CIM DIAMANT




VII

ANNEXE III : EQUIVALENT DE SABLE NON LAVE

EQUIVALENT DE SABLE

Prise d'essai 1 2

Nature du sable Sable roulé du fleuve de

Zio (côté Est)

Hauteur du floculat H1 (cm) 14,10 14,20

hauteur du piston H2 (cm) 8,90 8,80

E.S. Piston = 𝑯𝟐

𝑯𝟏× 𝟏𝟎𝟎 63,12 61,97

Moyenne (cm) 63




X

ANNEXE IV : DENSITE SPECIFIQUE

DENSITE spécifique ou absolue

Types de ciments étudiés CIMTOGO DIAMANT FORTIA

Essais Essai n°1 Essai n°2 Essai n°1 Essai n°2 Essai n°1 Essai n°2

Masse du Pycno : 𝒎𝟏 (g) 147,70 147,70 147,70 147,70 147,70 147,70

Masse du Pycno + échantillon : 𝒎𝟐 (g) 247,74 266,87 265,76 268,85 273,81 270,68

Masse du Pycno + échantillon + eau 𝒎𝟑 (g) 527,27 539,47 539,3 541,41 544,82 542,08

Masse du pycno + eau 𝒎𝟒 (g) 462,83 462,83 462,83 462,83 462,83 462,83

Densité absolue 𝜸𝒔 = 𝒎𝟐−𝒎𝟏

(𝒎𝟒+𝒎𝟐)−(𝒎𝟑+𝒎𝟏) 2,81 2,80 2,84 2,85 2,86 2,81

Moyenne 2,81 2,84 2,84

DENSITE SPECIFIQUE (Eprouvette graduée)

Désignation Volume

initial d'eau Volume final du

liquide Volume d'eau

déplacé Densité

Densité Moyenne

Graviers 500

680 180 2,78

2,78 680 180 2,78

680 180 2,78

Sable 500

690 190 2,63

2,62 690 190 2,63

692 190 2,6




XI

ANNEXE V : MASSE VOLUMIQUE APPARENTE

MASSE VOLUMIQUE APPARENTE

Désignation Masse pesée

(g) Volume du bocal

(cm3) Densité (g/cm3)

Densité Moyenne (g/cm3)

Graviers

4770,5

3375

1,41

1,44 4958,5 1,47

4885,6 1,45

Sable

2245

1571

1,43

1,43 2243 1,43

2256,5 1,44

Ciment FORTIA

1015

1000

1,02

1,01 1007 1,00

1019 1,02

Ciment DIAMANT

1125,1 1,13

1,12 1111,77 1,11

1106,77 1,11

Ciment TORO

989,08 0,99

0,99 993,4 0,99

988,08 0,99




XII

ANNEXE VI : RESISTANCE A LA FRAGMENTATION ET A L’USURE

A) RESISTANCE A LA FRAGMENTATION : ESSAI LOS ANGELES

𝑳𝑨 = 𝑷

𝑴× 𝟏𝟎𝟎 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑃 = 𝑀 − 𝑚

B) RESISTANCE A L’USURE : ESSAI MICRO-DEVAL

𝑴𝑫𝑬 =𝑷

𝑴× 𝟏𝟎𝟎 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑃 = 𝑀 − 𝑚

Désignation 1er Essai 2ème Essai

Classe granulaire 10/14 10/14

Masse totale charges des boules (g) 5000 5000

Masse de matériaux prélevés M (g) 500 500

Nombre de tours programmés 12000 12000

Masse à la fin des tours m (g) 450 450

Masse d'éléments inférieurs à 1,6 mm P (g) 50 50

MDE 10 10

Moyenne MDE 10

Désignation 1er Essai 2ème Essai 3ème Essai

Classe granulaire 10/14 10/14 10/14

Nombre de boules 9 9 9

Masse totale charges des boules 3960 3960 3960

Masse de matériaux prélevés M (g) 5000 5000 5000

Nombre de tours programmés 500 500 500

Masse de refus sec m(g) 3441,4 3443,4 3442,4

Masse de passant P (g) 1558,6 1556,6 1557,6

Coefficient de Los Angeles (LA) 31,17 31,13 31,15

Moyenne-LA 31,15




XIII

ANNEXE VII : FORMULATION DE BETON

FORMULATION COMPLETE DE BETON : METHODE DE DREUX GORISSE

Hypothèse de calcul

Résistance souhaitée à 28 jours 𝑓𝑐28 = 22 𝑀𝑃𝑎 ;

Affaissement au cône d’Abrams St= 6cm (Béton de consistance plastique) ;

Coefficient granulaire G= 0,5 car D= 25 mm et les granulats sont de qualité courante ;

Ciment utilisé : CPJ35 ; la classe vrai utilisé pour les calculs est 𝜎𝑐 = 35 𝑀𝑃𝑎 ;

Masses volumiques spécifiques {

𝑆𝑎𝑏𝑙𝑒 𝜌𝑠 = 2,62 𝑘 /𝑙𝐺𝑟𝑎𝑣𝑖𝑒𝑟 𝜌𝑔 = 2,78 𝑘 /𝑙

𝐸𝑎𝑢 𝜌𝑒 = 1,0 𝑘 /𝑙

Diamètre maximal des granulats : 𝐷𝑚𝑎𝑥 = 25𝑚𝑚.

Dosage en ciment

Dosage minimum en ciment

Avec une majoration de 15% nous aurons 𝒇𝒄𝟐𝟖 = 𝟐𝟐 × 𝟏, 𝟏𝟓 = 𝟐𝟓, 𝟑 𝑴𝑷𝒂

𝐶𝑚𝑖𝑛 = 250 + 10 × 𝑓𝑐28

√1,25 × 𝐷5

= 250 + 10 × 25,3

√1,25 × 255

= 252,70 𝑘 /𝑚3

𝑪 ≥ 𝟐𝟓𝟐, 𝟕𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟑

Détermination du rapport E/C

𝐶

𝐸=

𝑓𝑐28𝜎𝑐 × 𝐺

+ 0,5 = 25,3

35 × 0,5+ 0,5 = 1,95

𝐶

𝐸= 1,95 ⇒

𝑬

𝑪= 𝟎, 𝟓𝟏




XIV

Abaque permettant d’évaluer approximativement le dosage en ciment en fonction du rapport C/E et

de l’affaissement

Ainsi avec 𝑪

𝑬= 1,95 et un affaissement A= 6cm, nous obtenons un dosage optimal en ciment

égal 350 𝒌𝒈/𝒎𝟑 et la quantité d’eau optimale est 𝑬 = 𝟎, 𝟓𝟏 × 𝟑𝟓𝟎 = 𝟏𝟕𝟖, 𝟓 ≈ 𝟏𝟕𝟗 𝒌𝒈

Détermination des coordonnées du point de brisure A

Avec D = 25mm, l’abscisse du point de brisure A est égale à la moitié de D :

𝑿𝑨 = 𝟐𝟓

𝟐= 𝟏𝟐, 𝟓

L’ordonnée est égale à : 𝑌𝐴 = 50 − √𝐷 + 𝑘 + 𝑘𝑠 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑘𝑠 = 6𝑀𝑑𝐹 − 15 (MdF= Module de

Finesse) ; k = 0 car le dosage est de 350 𝑘 /𝑚3 et le sable avec lequel nous travaillons est

roulé.

𝑌𝐴 = 50 − √25 + (6 × 1,97 − 15) = 41,82 ≈ 42

⇒ 𝑨: {𝑿𝑨 = 𝟏𝟐, 𝟓𝒀𝑨 = 𝟒𝟐




XV

Nous obtenons à partir de la courbe de référence et de la ligne de partage les proportions

suivantes :

Graviers = 68% et Sable = 32%

Dosage en granulat

Le Coefficient de compacité 𝛾

Soit 𝛾 = 0,827 avec 𝛾 = 𝑉𝑔+𝑉𝑠+𝑉𝑐

1000

Volume absolu du ciment

𝑉𝐶 =350

3,1= 112,90 l

Soit V = 𝑉𝑔 + 𝑉𝑠 le volume des granulats

V = 1000𝛾 - 𝑉𝑐 donc V = 1000 × 0,827 – 112,90

V = 714,1 l

𝑉𝑔 = 68%𝑉 𝑒𝑡 𝑉𝑠 = 32%𝑉

Donc 𝑉𝑔 = 485,59𝑙 𝑒𝑡 𝑉𝑠 = 228,51𝑙

Nous obtenons ainsi les poids des granulats comme suit :

𝑃𝑔 = 𝜌𝑔𝑉𝑔 = 2780 × 0,48559 = 1349,94𝑘

𝑃𝑠 = 𝜌𝑠𝑉𝑠 = 2620 ∗ 0,22851 = 598,70𝑘




XVI

Récapitulatif de la composition du béton

C = 350kg/m3 G = 𝟏𝟑𝟒𝟗, 𝟗𝟒kg/m3

E = 179kg/m3 S = 𝟓𝟗𝟖, 𝟕𝟎kg/m3

La masse volumique du béton est de :

∆𝑏=350+179+1349,94+598,70

1000= 2,48

∆𝒃= 𝟐, 𝟒𝟖

Pour 6 moules de section16 × 32, on a :

Volume des 6 moules

𝑉 = 6 × 1,15 × (𝜋 ×1,62

4× 3,2)

𝑽 = 𝟒𝟒, 𝟒𝟎 ≈ 𝟒𝟓𝒍

Ainsi on a les proportions comme suit :

Désignation Ciment Graviers Sable Eau

Proportion

pour

6moules (kg)

15,75 60,75 26,76 8,1




XVI

ANNEXE VIII : FICHES TECHNIQUES DES CIMENTS ETUDIES

Stabilité

Temps de prise

Densité sur béton

Humide

Chaudes

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

DU

PR

OD

UIT

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

PH

YS

IQU

ES

0,99 t/m ᵌ

2,81 t/m ᵌ

Eprouvette de

mortier Résistance à la

compression17,48 MPa 31,96 MPa

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

ME

CA

NIQ

UE

S

FICHE TECHNIQUE

CLASSE COMMERCIALE ET

CLASSE DE RESISTANCE

PROVENANCE DU PRODUIT

TYPE DE PRODUIT

Masse volumique

apparente

PR

ES

EN

TA

TIO

N D

U

PR

OD

UIT

CIMTOGO

CEMII 32,5N

CPJ35CIMENT PORTLAND

COMPOSÉ

28 jours

5,06 MPa 7,06 MPa

ORIENTATION CONSERVER A L'ABRI DE L'AIR ET DE L'HUMIDITE

NON

OUI

OUI

OUI

OUI

DO

MA

INE

D'A

PP

LIC

AT

ION

Bon pour mortier

Bon pour béton

Bon pour béton armé de faible

résistance

Bon pour béton armé exigeant de haute

résistance NON

ZONE

2h59 min

2,35 t/m ᵌ

COURBE GRANULOMETRIQUE

Résistance à la

flexion

Masse volumique

spécifique

0,5 mm

7 jours




XVII

Stabilité

Temps de prise

Densité sur béton

Humide

Chaudes

FICHE TECHNIQUE

PR

ES

EN

TA

TIO

N D

U

PR

OD

UIT

PROVENANCE DU PRODUIT DIAMANT

TYPE DE PRODUIT CEMII 32,5N



CIMENT PORTLAND

COMPOSÉCPJ35

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

DU

PR

OD

UIT

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

PH

YS

IQU

ES

Masse volumique

apparente1,11 t/m ᵌ


Masse volumique

spécifique2,84 t/m ᵌ

0,8 mm

2h59 min

2,41 t/m ᵌ

7 jours 28 jours

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

ME

CA

NIQ

UE

S

Résistance à la

flexion5,14 MPa 6,51 MPa

Eprouvette de




Bon pour mortier OUI

Bon pour béton OUI


résistanceOUID

OM

AIN

E

D'A

PP

LIC

AT

ION ZONE

NON

OUI


résistance NON




XVII

I

Stabilité

Temps de prise

Densité sur béton

Humide

Chaudes

FICHE TECHNIQUE

PR

ES

EN

TA

TIO

N D

U

PR

OD

UIT

PROVENANCE DU PRODUIT FORTIA

TYPE DE PRODUIT CEMII 32,5N



CIMENT PORTLAND

COMPOSÉCPJ35

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

DU

PR

OD

UIT

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

PH

YS

IQU

ES

Masse volumique

apparente1,01 t/m ᵌ


Masse volumique

spécifique2,84 t/m ᵌ

0,7 mm

3h30 min

2,41 t/m ᵌ

7 jours 28 jours

CA

RA

CT

ER

IST

IQU

ES

ME

CA

NIQ

UE

S

Résistance à la

flexion5,12 MPa 7,85MPa

Eprouvette de




Bon pour mortier OUI

Bon pour béton OUI


résistanceOUID

OM

AIN

E

D'A

PP

LIC

AT

ION ZONE

NON

OUI


résistance NON

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