Mémoire Bellache & Ouarti.pdf

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche

Scientifique

Université Abderrahmane Mira de Bejaia

Faculté de la technologie

Département de génie civil

Mémoire de fin d’études

En vu d’obtention du Diplôme Master en génie civil

Option : Matériaux et structures

Thème

VALORISATIONS DES REJETS QUARTZEUX (SABLES) ISSUS DU

TRAITEMENT DE KAOLIN DE TAMAZERT (JIJEL)

DANS LES BETONS

Encadreurs : Mme : S. KHERBACHE ATTIL

Mme: N. BOUZIDI

Examinateurs: Mr: D. MERABET, Professeur université de Bejaia

Mr: A. TAHAKOURT, Professeur université de Bejaia

Réalisé par :

Mr

BELLACHE Ferhat

Mr OUARTI Adel

Promotion 2010/2011

REMERCIEMENTS

Nos sincères remerciements s’adressent :

A notre promotrice Mme

ATTIL Souad, Maitre assistante, Enseignante chercheur

pour sa présence, sa disponibilité à tout instant et ses orientations.

A notre Co-promotrice Mme

BOUZIDI Nedjma, Maitre assistante, Enseignante

chercheur pour ses précieux conseils et sa disponibilité.

Qu’elles trouvent ici le témoignage de notre haute considération et de notre profond respect.

Au Professeur TAHAKOURT Abdelkader, d’avoir accepté de juger ce travail et de sa

présidence du jury.

Au Professeur MERABET Djoudi, Recteur de l’université de Bejaia pour avoir

accepté de juger notre travail.

Au chef du département de génie civil, Monsieur BECHEUR Abelhamid.

A Mr

ZOUBIRI Abdelazziz « Djamal » technicien supérieur du laboratoire Béton,

pour son aide et sa disponibilité.

Au Directeur de L.T.P.EST de Bejaia Monsieur L. BOUZEKRI et le chef de service

Monsieur M. BOUHIRED de son soutien et de son attention, et ainsi tout le personnel

L.T.P.EST de Bejaia.

Au Directeur du gisement de Tamazert à El-Milia, ENOF-Soalka (Jijel).

Au Directeur de la carrière d’ENOF ADRAR OUFARNOU(Bejaia)

A tous ceux qui ont contribué dans ma formation de prés ou de loin

A nos parents pour leur Amour et leurs prières et à tous les membres de nos familles

et nos amis pour leur soutien durant nos études.

Liste des figures

Liste des tableaux

Liste de notations

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

PARTIE I : RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE

CHAPITRE I : Généralités sur les granulats et les bétons

I.1. Introduction ......................................................................................................................... 3

I.2. Granulats pour béton ........................................................................................................... 3

I.2.1. Définition ........................................................................................................................... 3

I.2.2. Classification des granulats ................................................................................................. 3

I.2.2.1. Les granulats naturels ...................................................................................................... 3

I .2.2.2. Les granulats artificiels .................................................................................................. 4

I.2.3. Les caractéristiques des granulats ...................................................................................... 5

I.2.3.1. Les caractéristiques géométriques .................................................................................. 5

I.2.3.2. Caractéristiques physiques .............................................................................................. 6

I.2.3.3. Les caractéristiques mécaniques ...................................................................................... 7

I.3. Les différentes méthodes de composition des bétons ........................................................... 8

I.3.1. Définition ........................................................................................................................... 8

I.3.2. Choix d’une méthode .......................................................................................................... 8

I.3.3. Différentes méthodes de formulation de béton ................................................................... 8

I.3.3.1. Méthode de BOLOMEY .................................................................................................. 8

I.3.3.2. Méthode D’Abrams ........................................................................................................ 9

I.3.3.3. Méthode de FAURY ........................................................................................................ 9

I.3.3.4. Méthode de VALETTE ................................................................................................... 9

I.3.3.5. Méthode de JOISEL ........................................................................................................ 9

I.3.3.6. Méthode de BARON et LESAGE ................................................................................... 10

I.3.3.7. Méthode DREUX- GORISSE ......................................................................................... 10

I.3.3.8. Méthode des volumes absolus ........................................................................................ 10

I.4. Conclusion ............................................................................................................................ 10

CHAPITRE II : Problématique et pénurie des sables en Algérie

II.1. Introduction ........................................................................................................................ 11

II.2. L’alternative des sables de concassage ............................................................................... 11

II.3. Problématique du sable de concassage ................................................................................. 12

II.4. Problématique du sable et protection de l’environnement .................................................. 12

II.5. Exemples d’utilisation de différents sables (variétés) .......................................................... 13

II.5.1 : Etude de l’influence de l’ajout de particules fines dans les sables concassé sur le retrait

et la résistance des bétons ........................................................................................................... 13

II.5.2. Contribution à la valorisation de sable de dune de l’erg occidental (Algérie) ................ 15

II.6. Solutions alternatives : Sous-produits issus de gisement de Tamazert................................. 16

II.7. Conclusion ........................................................................................................................... 17

CHAPITRE III : Présentation générale des gisements

III.1. Aperçu général sur le gisement de la carrière d’ENOF d’Adrar Oufarnou......................... 18

III.2. Présentation du gisement de kaolin de Tamazert ............................................................... 19

III.1. Historique du gisement ....................................................................................................... 19

III.2. Situation géographique du gisement .................................................................................. 19

III.3. Géologie du gisement ......................................................................................................... 20

III.4. Origine du kaolin ................................................................................................................. 20

III.5. Différents types de sous-produits siliceux ......................................................................... 21

III.6. Conclusion .......................................................................................................................... 22

PARTIE II : ETUDE EXPERIMENTALE

CHAPITRE I : Identification des granulats et ciments

I.1 Essai sur les granulats ............................................................................................................ 23

I.1.1 Introduction .......................................................................................................................... 23

I.1.2 Echantillonnage et prélèvement .......................................................................................... 23

I.1.3 Analyse granulométrique ..................................................................................................... 24

I.1.4 Mesure du coefficient d’aplatissement des granulats ......................................................... 32

I.1.5. Calcul de la teneur en impureté........................................................................................... 36

I.1.5.1. Détermination de la propreté superficielle ....................................................................... 36

I.1.5.2. Détermination de la propreté des sables .......................................................................... 37

I.1.5.2.1. Essai d’équivalent de sable ........................................................................................... 37

I.1.5.2.2. Essai au bleu de méthylène dit essai à la tache ............................................................. 40

I.1.6. Détermination des masses volumiques des granulats ........................................................ 42

I.1.6.1. Détermination de la masse volumique absolue ................................................................ 43

I.1.6.2. Détermination de la masse volumique apparente ............................................................ 44

I.1.7. Mesure de la compacité et de la porosité ............................................................................ 46

I.1.7.1 Mesure de la compacité .................................................................................................... 46

I.1.7.2. Mesure de la porosité P .................................................................................................... 46

I.1.8. Essai de résistance à l’usure et au choc .............................................................................. 47

I.1.8.1 Essai Micro-Deval ............................................................................................................ 47

I.1.8.2. Essai Los Angeles ........................................................................................................... 49

I.1.9. Analyse chimique du sable 0/3 de la carrière A/O.............................................................. 52

I.1.10 Analyses chimiques des sous produits (GO, GOO) ........................................................... 52

I.1.11. Analyse minéralogique des sous produits (GO, GOO) ..................................................... 53

I.1.12. Observations microscopiques des sous-produits (GO, GOO) ........................................ 54

I.1.13. Classification des granulats .............................................................................................. 57

I.1.13.1. Résultats des essais effectués au laboratoire .................................................................. 57

I.1.13.2 Caractéristiques applicables aux gravillons .................................................................... 57

I.1.13.3 Caractéristiques applicables aux sables ......................................................................... 58

I.2. Essais sur le ciment ................................................................................................................ 59

I.2.1. Détermination des masses volumiques apparente et absolue ........................................... 59

I.2.2. Essais sur la pâte de ciment durcissante.............................................................................. 61

I.2.2.1. Essai de prise (Mesure des temps de début et de fin de prise) ........................................ 61

I.2.2.2. Détermination de la stabilité par l’essai Le Chatelier ..................................................... 64

CHAPITRE II : Etude de formulation des mortiers et bétons

II.1. Essais sur les mortiers ........................................................................................................... 67

II.1.1. Matériaux utilisés .............................................................................................................. 67

II.1.2. Essai de retrait ................................................................................................................... 67

II.1.2.1. Mesure du retrait sur éprouvettes de mortier ................................................................. 67

II.1.2.2. Mesure de variation de masses des mortiers................................................................... 71

II.2. Etude de formulation des bétons........................................................................................... 72

II.2.1. Composition du béton ........................................................................................................ 73

II.2.2. Matériaux utilisés .............................................................................................................. 73

II.2.3. Méthodes de composition de béton ................................................................................... 73

II.2.4. Détermination de composition du béton par la Méthode de Dreux-Gorisse ..................... 74

II.2.5. Essais d’étude .................................................................................................................... 87

II.2.5.1. Confection des éprouvettes ............................................................................................. 88

II.2.5.2. Essais sur béton frais ...................................................................................................... 89

II.2.5.2.1. Essai de consistance .................................................................................................... 89

II.2.5.2.2. Essai de contrôle du volume d’air entrainé ................................................................. 90

II.2.5.3. Mise en place des bétons ................................................................................................ 92

II.2.5.4. Mesure des masses volumiques fraiches ........................................................................ 92

II.2.5.5. Essai sur béton durci ....................................................................................................... 92

II.2.5.5.1. Mesure des masses volumiques ................................................................................... 92

II.2.5.5.2. Essai destructifs (Essai de compression) ..................................................................... 94

Conclusion générale ..................................................................................................................... 95

Annexes

Références bibliographiques

Liste des figures :

Figure 1 : Résistance à la compression à 28 jours du béton à sable d’ENOF A/O ...................... 14

Figure 2 : Résistance à la compression à 28 jours du béton à sable d’ENOF Timezrit ............... 14

Figure 3: Situation géographique du gisement de kaolin d’EL Milia. ......................................... 19

Figure 4: Coupe schématique d’un gisement de kaolin primaire. ............................................... 20

Figure 5: Schéma du procédé de traitement de Kaolin de Tamazert ........................................... 22

Figure 6: Opération de quartage ................................................................................................... 24 Figure 7: Courbe d’analyse granulométrique du gravier 15/25 28

Figure 8: Courbe d’analyse granulométrique du gravier 8/15 ..................................................... 28

Figure 9: Courbe d’analyse granulométrique du sable 0/3 de la carrière ENOF A/O ................. 30

Figure 10: Courbe d’analyse granulométrique du sable GO de gisement Tamazert.................... 30

Figure 11: Courbe d’analyse granulométrique du sable GOO de gisement Tamazert ................. 31

Figure 12: Résultat à l’essai à la tache des fines issues du sable GO........................................... 42

Figure 13: Résultat à l’essai à la tache des fines issues du sable GOO. ....................................... 42

Figure 14: Diagramme DRX du sous produit GOO ..................................................................... 53

Figure 15: Diagramme DRX du sous produit GO ........................................................................ 54

Figure 16: Micrographie au MEB couplé à l’EDX de grains de sable GO .................................. 55

Figure 17: Micrographie au MEB couplé à l’EDX de grains de sable GOO ............................... 56

Figure 18: Schéma d’essais de consistance normale et de prise .................................................. 63

Figure 19: Mesure d’écartements ............................................................................................ 65

Figure 20: Variation des retraits des mortiers .............................................................................. 70

Figure 21: Photos illustratives des mortiers ................................................................................. 71

Figure 22: Variation des masses des mortiers .............................................................................. 72

Figure 23: Composition de béton avec sable 0/3 de la carrière ENOF A/O ................................ 77

Figure 24: Composition de béton avec sable GO de gisement Tamazert .................................... 82

Figure 25: Composition de béton avec sable GOO de gisement Tamazert.................................. 86

Figure 26 : Mesure de l'affaissement au cône d'Abrams .............................................................. 90

Figure 27: Volume d’air occlus dans les bétons .......................................................................... 91

Figure 28: Evolution des masses volumiques des bétons ............................................................ 93

Figure 29: Résistance à la compression des bétons à 7 jours ....................................................... 95

Figure 30: Résistance à la compression des bétons à 28 jours ..................................................... 95

Figure 31 : Résistance à la compression des bétons en fonction du temps .................................. 96

Figure 32: Photos illustratives des bétons .................................................................................. 96

Liste des tableaux

Tableau 1: Résistances mécaniques en compression des différentes compositions à diverses

échéances. ..................................................................................................................................... 15

Tableau 2: Proportions des différents produits et sous-produits du kaolin tout-venant de

Tamazert ....................................................................................................................................... 21

Tableau 3: Dimensions nominales des tamis. .............................................................................. 25

Tableau 4: Analyses granulométriques du gravier 15/25. ............................................................ 27

Tableau 5: Analyses granulométriques du gravier 8/15. .............................................................. 27

Tableau 6: Analyse granulométrique du sable 0/3 de la carrière ENOF A/O .............................. 29

Tableau 7: Analyses granulométriques du sable GO (gisement tamazert de Jijel) ...................... 29

Tableau 8: Analyses granulométriques du sable GOO (gisement tamazert de Jijel) ................... 29

Tableau 9: Correspondance entre classes granulaires d/D et largeur E des grilles à fentes

utilisées ......................................................................................................................................... 33

Tableau 10: Mesure du coefficient d’aplatissement pour le gravier 15/25 .................................. 35

Tableau 11: Mesure du coefficient d’aplatissement pour le gravier 15/25 .................................. 35

Tableau 12: propreté superficielle des graviers à 15/25 et 8/15 (carrière ENOF A/O)................ 37

Tableau 13: Calcul d’ES pour le sable 0/3 de la carrière ENOF A/O. ......................................... 39

Tableau 14: Calcul d’ES pour le sable GO du gisement Tamazert (Jijel). .................................. 39

Tableau 15: Calcul d’ES pour le sable GOO du gisement Tamazert (Jijel)................................. 40

Tableau 16: Mesure de la masse volumique absolue «ρs » au pycnomètre des granulats de la

carrière d’ENOF A/O ................................................................................................................... 44

Tableau 17: Mesure de la masse volumique absolue «ρs » au pycnomètre des sables (GO ;

GOO) du gisement Tamazert(Jijel). ............................................................................................. 44

Tableau 18: Mesure de la masse volumique apparente «ρp » des granulats de la carrière

d’ENOF Adrar Oufarnou ............................................................................................................. 45

Tableau 19: Mesure de la masse volumique apparente «ρp » des granulats des sables (GO ;

GOO) du gisement Tamazert(Jijel). ............................................................................................. 46

Tableau 20: Mesure de la compacité et de la porosité des granulats de la carrière ENOF A/O. . 47

Tableau 21: Mesure de la compacité et de la porosité des sables du gisement Tamazert. ........... 47

Tableau 22: Charge abrasive correspondant à chaque classe granulaire...................................... 48

Tableau 23: Mesure du coefficient « MDE » des granulats de la carrière ENOF A/O. ............... 49

Tableau 24: Charges des boulets correspondants à chaque classe granulaire. ............................. 50

Tableau 25: Mesure du coefficient Los Angeles des granulats .................................................... 52

Tableau 26: Analyse chimique du sable 0/3 ................................................................................. 52

Tableau 27. Composition chimique par fluorescence X des sous-produits GO et GOO. ............ 53

Tableau 28: Récapitulatif de tous les résultats des essais ............................................................ 57

Tableau 29 : Los Angeles ............................................................................................................. 57

Tableau 30 : Coefficient d'aplatissement ..................................................................................... 58

Tableau 31 : Module de finesse .................................................................................................... 58

Tableau 32: Teneur en fines ......................................................................................................... 58

Tableau 33 : Propreté de sable ou valeur de bleu ......................................................................... 59

Tableau 34: Mesure de la masse volumique apparente (ρcp) du ciment...................................... 60

Tableau 35: Mesure de la masse volumique absolue (ρcs) du ciment ......................................... 61

Tableau 36 : Opérations de malaxage de la pate de ciment ......................................................... 63

Tableau 37 : temps de début et de fin de prise. ............................................................................ 63

Tableau 38: Mesure de la stabilité du ciment ............................................................................... 65

Tableau 39: Opérations de malaxage du mortier normal ............................................................. 69

Tableau 40: Qualités de divers paramètres en fonction soit de l’ouvrabilité, soit de la

résistance recherchée pour un béton. ............................................................................................ 73

Tableau 41: Valeurs de K ............................................................................................................ 75

Tableau 42: Valeurs des tamisâts (%) de la courbe de mélange avec sable de la carrière ENOF

A/O. .............................................................................................................................................. 76

Tableau 43: Valeurs du coefficient de compacité ...................................................................... 78

Tableau 44: Récapitulatif de la composition du béton avec sable de la carrière ENOF A/O. .... 80

Tableau 45: Valeurs des tamisâts (%) de la courbe de mélange avec sable GO du gisement

Tamazert (Jijel)............................................................................................................................. 81

Tableau 46: Récapitulatif de la composition du béton avec sable GO du gisement Tamazert

(Jijel). ............................................................................................................................................ 83

Tableau 47: Valeurs des tamisâts (%) de la courbe de mélange avec sable (GOO) du gisement

Tamazert (Jijel)............................................................................................................................. 85

Tableau 48: Récapitulatif de la composition du béton avec sable GOO du gisement

Tamazert (Jijel)............................................................................................................................ 87

Tableau 49: Récapitulatif de la composition des gâchées ............................................................ 89

Tableau 50: Volume d’air occlus dans les différentes séries de béton. ........................................ 91

Tableau 51: Résistance moyenne à la compression des bétons à 07 jours. .................................. 95

Tableau 52: Résistance moyenne à la compression des bétons à 28 jours. .................................. 95

Notations

BTPH : Bâtiment Travaux public et Hydraulique.

A/O : Adrar Oufarnou.

BAREM : Bureau d’Etude et de Recherche Minière.

KHD : Kahl Humbold wadag (Entreprise allemande d’exploitation et de mise en valeur des

minerais.

SONAREM : Société Nationale Algérienne de la Recherche et d’Exploitation Minière.

ENOF : Entreprise Nationale des Produits Minières non Ferreux et des substances.

GO et GOO: Sous-produit quartzeux riches en silice caractérisant respectivement les grains

moyens et les gros grains.

GW1 et GW2: Sous-produits siliceux issus du traitement du kaolin d’EL Milia riches en

feldspaths.

BRGM : Bureau de Recherches Géologiques et Minières (organisme public français).

ESP : Equivalent de sable par piston.

ESV : Equivalent de sable visuel.

VB : Valeur au bleu.

L.T.P. Est: Laboratoire des travaux publics Est ;

NF P : Norme Française.

Introduction Générale

1

Le sable est l’élément inerte essentiel entrant dans la composition du béton. Son utilisation

permet d’assurer une continuité granulaire nécessaire entre le ciment et le gravier pour une

meilleure cohésion du béton. En Algérie, plus de mille unités produisent annuellement 68

millions de tonnes de granulats, pour l’essentiel de nature calcaire. Malheureusement, plus de

20% des sables fabriqués sont impropres à l’utilisation comme sable de construction du fait

d’une teneur en fines supérieure à 12% (limite normative actuelle). De même, les fillers

calcaires, qui résultent aussi du processus de concassage et de broyage des roches calcaires,

sont considérés comme des résidus inutilisables et donc inexploités. Les carrières gênèrent 15

millions de tonnes de sable comme un sous-produit [1].

Tout comme dans le cas des autres industries, le besoin universel de conserver les ressources,

de protéger l'environnement et de bien utiliser l'énergie doit nécessairement se faire ressentir

dans le domaine de la technologie du béton. Par conséquent, on accordera beaucoup

d'importance à l'usage de déchets et de sous-produits pour la fabrication du ciment et du

béton.

La production des granulats recyclés s’est développée au début des années 80, elle répond au

besoin d’une autre source de granulats et de la réduction des volumes de déchets.

Dans ce mémoire, on tentera d’apporter une contribution à la valorisation de l’utilisation des

rejets (sables) issus de traitement de kaolin de gisement de Tamazert (Jijel) dans la

fabrication des bétons et cela permet :

- D’éliminer les dépôts de sables jusqu’à maintenant non exploité d’où la protection de

l’environnement (Ces sables occupent une surface de stockage de plus en plus grande)

- D’aider à résoudre certains problèmes liés au manque de granulats et en particulier le sable.

Cette étude, consacrée à la valorisation des sous- produits issus de traitement de kaolin de

gisement de Tamazert (Jijel) se décompose en deux parties en plus de l’introduction générale

et de la conclusion.

La première partie, consacrée à l’étude bibliographique, qui est subdivisée en trois chapitres:

- Le premier chapitre présente des généralités sur les granulats des bétons.

- Le deuxième chapitre met en évidence la problématique et la pénurie de sable en Algérie

- Le troisième chapitre est une présentation des sites de provenance des granulats destinés aux

essais (gisement de Tmazert (Jijel) ; la carrière d’ENOF d’Adrar Oufarnou).

Introduction Générale

2

La deuxième partie traite l’étude expérimentale nous y trouverons deux chapitres :

- Le premier chapitre est destiné à l’identification complète des granulats (gravions et sables)

et ciment.

- Le deuxième chapitre décrit l’étude de formulation (bétons et mortiers) et les essais

d’études, puis on aura les interprétations des résultats et des commentaires.

Finalement, ce mémoire s’achève par une conclusion générale des travaux réalisés et présente

les perspectives d’études de ces sous-produits dans les bétons.

Chapitre I Généralités sur les granulats et les bétons

3

I.1. Introduction [2]

Comme les trois quarts du volume d’un béton sont occupés par les granulats (sables,

graviers), il n’est pas étonnant que la qualité de ces derniers revête une grande importance.

Non seulement les granulats peuvent limiter la résistance du béton, mais, selon leurs

propriétés, ils affecteront la durabilité et les performances structurales du béton. En effet, on

ne peut confectionner un béton résistant avec des granulats dont les propriétés sont médiocres.

A l'origine, on considérait les granulats comme des matériaux inertes dispersés dans la pâte de

ciment, et cela pour des raisons purement économiques. En fait, les granulats ne sont pas

réellement inertes et leurs propriétés physiques, thermiques et, dans certains cas, chimiques

influencent les performances du béton. Les granulats coûtent beaucoup moins cher que le

ciment; il devient alors économique d'en inclure la plus grande quantité possible dans un

béton, contrairement au ciment. Cependant, l'aspect économique n'est pas l'unique raison qui

explique l'utilisation des granulats, car ces derniers confèrent au béton une plus grande

stabilité sur le plan volumétrique et une meilleure durabilité que la pâte de ciment à elle seule.

I.2. Granulats pour béton

I.2.1. Définition

On appelle « granulats » les matériaux inertes, sables graviers ou cailloux, qui entrent dans la

composition des bétons. C’est l’ensemble des grains compris entre 0 et 125 mm dont l’origine

peut être naturelle, artificielle ou provenant de recyclage.

I.2.2. Classification des granulats

Les granulats utilisés pour le béton sont soit d'origine naturelle, ou artificielle.

I.2.2.1. Les granulats naturels

A. L’origine minéralogique

Les roches massives

Les roches massives susceptibles de fournir des granulats viennent surtout des gisements

épais de roches dures. Il s'agit surtout de calcaires de formations géologiques plus anciennes

(au plus tôt du tertiaire), ou de roches d'origine magmatiques, sédimentaires et

métamorphiques.

Les roches magmatiques

Elles se sont formées lors du refroidissement plus ou moins rapide d’un mélange fondu,

appelé magma. On parle de roches plutoniques, si le refroidissement s’est effectué en

profondeur et lentement. On parle de roches volcaniques, si le refroidissement s’est effectué

rapidement, prés da la surface.


4

Les roches sédimentaires

Elles se forment à la surface de l’écorce terrestre par des processus de géodynamique externe :

altération, érosion, transport et sédimentation.

Les roches métamorphiques

Les roches métamorphiques résultent de la transformation à l’état solide de roches

préexistantes. Ces dernières peuvent être magmatiques, sédimentaires ou déjà

métamorphiques. Suivant l’intensité du métamorphisme et la nature de roche d’origine.

Les roches meubles

Ce sont des dépôts anciens ou actuels résultant d’un processus d’érosion, d’altération et de

sédimentation de roches massives [3].

B. Granulats roulés et granulats de carrières

Indépendamment de leur origine minéralogique, on classe les granulats en deux catégories qui

doivent être conformes à la norme NF EN 12-620 (granulats pour bétons) :

Les granulats alluvionnaires : dits roulés, dont la forme a été acquise par l'érosion.

Ces granulats sont lavés pour éliminer les particules argileuses, nuisibles à la

résistance du béton et criblés pour obtenir différentes classes de dimension.

Les granulats de carrière : sont obtenus par abattage et concassage, ce qui leurs

donnent des formes angulaires. Une phase de pré-criblage est indispensable à

l'obtention de granulats propres. Différentes phases de concassage aboutissent à

l'obtention des classes granulaires souhaitées. Les granulats concassés présentent des

caractéristiques qui dépendent d'un grand nombre de paramètres: origine de la roche,

degré de concassage… La sélection de ce type de granulats devra donc être faite avec

soin et après accord sur un échantillon.

I .2.2.2. Les granulats artificiels

A. Sous-produits industriels, concassés ou non

Les plus employés, sont le laitier cristallisé concassé et le laitier granulé de haut fourneau,

obtenus par refroidissement à l'eau. La masse volumique apparente est supérieure à 1 250

kg/m3 pour le laitier cristallisé concassé, 800 kg/m³ pour le granulé. Ces granulats sont

utilisés notamment dans les bétons routiers. Les différentes caractéristiques des granulats de

laitier et leurs spécifications font l'objet des normes (NF P 18-302) et (NF P 18-306).


5

B. Granulats à hautes caractéristiques élaborés industriellement

Il s'agit de granulats élaborés spécialement pour répondre à certains emplois, notamment

granulats très durs pour renforcer la résistance à l'usure de dallages industriels (granulats

ferreux) ou granulats réfractaires.

C. Granulats allégés par expansion ou frittage

Ces granulats, très utilisés dans de nombreux pays comme les États-Unis, bien qu'ils aient des

caractéristiques de résistance, d'isolation et de poids très intéressants.

Les plus usuels sont l'argile ou le schiste expansé (norme NF P 18-309) et le laitier expansé

(NF P 18 307). D'une masse volumique variable entre 400 et 800 kg/m3 selon le type et la

granularité, ils permettent de réaliser aussi bien des bétons de structure que des bétons

présentant une bonne isolation thermique. Les gains de poids intéressants puisque les bétons

réalisés ont une masse volumique comprise entre 1 200 et 2 000 kg/m3.

D. Les granulats très légers

Ils sont d'origine aussi bien végétale et organique que minérale (bois, polystyrène expansé).

Très légers (20 à 100 kg/m3); ils permettent de réaliser des bétons de masse volumique

comprise entre 300 et 600 kg/m3. On voit donc leur intérêt pour les bétons d'isolation, mais

également pour la réalisation d'éléments légers: blocs coffrant, blocs de remplissage, dalles,

ou rechargements sur planchers peu résistants.

I.2.3. Les caractéristiques des granulats

I.2.3.1. Les caractéristiques géométriques

A. Granulométrie

La granulométrie permet de déterminer l’échelonnement des dimensions des grains contenus

dans un granulat. Elle consiste à tamiser le granulat sur une série de tamis à mailles carrées,

de dimensions d’ouverture décroissantes et à peser le refus sur chaque tamis. Les ouvertures

carrées des tamis sont normalisées et s’échelonnent de 0,08 mm à 80 mm. La courbe

granulométrique exprime les pourcentages cumulés, en poids, de grains passant dans les tamis

successifs. Les courbes granulométriques des différents granulats peuvent être déterminées

par l'essai de l'analyse granulométrique (NF P 18-560).

B. Classe granulaire [4]

Les granulats sont classés en fonction de leur granularité déterminée par analyse

granulométrique sur des tamis de contrôle à mailles carrées dans la série normalisée (NF ISO

565). Ils sont désignés par d et D qui représentent respectivement la plus petite et la plus

grande des dimensions de l'appellation commerciale des produits. Ils sont appelés d/D ou 0/D


6

lorsque d est inférieure à un millimètre. Les intervalles d/D et 0/D sont également appelés

classes granulaires.

Les principales familles de granulats sont :

Fillers 0/D où D < 2 mm et contenant au moins 70 % de passant à 0,063 mm.

Sables 0/D où D < 6,3 mm (ramené à 4 mm pour le sable à béton).

Sablons 0/D où D < 1 mm et contenant moins de 10 % de passant à 0,063 mm.

Gravillons d/D où d > 1 mm et D < 31,5 mm.

Cailloux d/D où d > 20 mm et D < 125 mm.

Graves 0/D où D > 6,3 mm.

C. Forme des granulats [5]

La forme des granulats a une incidence sur la maniabilité du béton, la forme la plus souhaitable

se rapprochant de la sphère. Une mauvaise forme (aiguilles, plats) nécessite une quantité d'eau plus

élevée et peut provoquer des défauts d'aspect.

I.2.3.2. Caractéristiques physiques

A. La masse volumique apparente

C’est la masse d’un corps par unité de volume apparent (volume des corps y compris les vides)

en état naturel, après passage à l’étuve à 105°C, exprimée en (gr/cm

3 ; kg/m

3 ; T/m

3).

B. La masse volumique absolue

C’est la masse d’un corps par unité de volume absolu de matière pleine (volume de matière

seule, pores à l’intérieur des grains exclus), après passage à l’étuve à 105°C, exprimée en

(gr/cm3 ; kg/m

3 ; T/m

3).

C. Porosité

La porosité est le rapport du volume vide au volume total. On peut aussi définir la porosité

comme le volume de vide par unité de volume apparent.

D. Compacité

La compacité est le rapport du volume des pleins au volume total. Ou volume des pleins par

unité de volume apparent.

E. L’indice des vides

L’indice des vides est le rapport :


7

F. Module de finesse d'un sable

Le module de finesse d'un sable est égal au 1/100ème

de la somme des refus cumulés, exprimés en

pourcentages sur les différents tamis de la série suivante : 0,16 - 0,31- 0,63 -1,25 -2,5 et 5 mm.

C'est une caractéristique intéressante. Un bon sable à béton doit avoir un module de finesse

d'environ 2,2 à 2,8. Au-dessous, le sable à une majorité d'éléments fins et très fins, ce qui

nécessite une augmentation du dosage en eau. Au-dessus, le sable manque de fines et le béton y

perd en ouvrabilité.

G. Foisonnement des sables

Le volume occupé par le sable sec augmente au même temps que son humidité. On appelle le

coefficient de foisonnement ƒ en pourcentage l’augmentation du volume correspondant à une

humidité donnée, par rapport au volume occupé par la même quantité de sable à l’état sec :

En(%)

H. L’absorption d’eau des granulats

La plupart des granulats stockés dans une atmosphère sèche pendant un certain temps,

peuvent par la suite absorber de l'eau. Le processus par lequel le liquide pénètre dans la roche

et l'augmentation de poids qui en résulte est appelé absorption. L'absorption peut varier dans

de très larges mesures suivant la nature du granulat. Elle peut varier de 0 à plus de 30 % du

poids sec pour granulat léger. Il faut alors tenir compte de l'absorption de l'eau par les

granulats lorsque l'on détermine la quantité d'eau requise pour fabriquer le béton. La mesure

du coefficient d’absorption d’eau se fait selon la norme (NF P 18 554 et 18 555).

I.2.3.3. Les caractéristiques mécaniques

A. Résistance à la fragmentation

Dans les bétons, les granulats sont soumis à des contraintes pouvant entraîner leur rupture : La

mesure de leur résistance à la fragmentation s’obtient par l’essai Los Angeles (LA). Il fait

l'objet de la norme NF P 18-573. C’est un essai de résistance aux impacts, basé sur la mesure

de la dégradation granulométrique des matériaux soumis aux chocs.

B. Alcali réaction

Dans les granulats, certains constituants amorphes et mal cristallisés de la silice (Si02) sont

sensibles aux alcalis et peuvent en présence d’humidité réagir avec un hydroxyde alcalin

provenant du ciment (Na0H, Ca(0H)2). Il se forme des silicates alcalins hydratés plus

volumineux entraînant la désagrégation du béton en présence d’humidité qui se traduit par des

fissurations, des gonflements provoquant des déformations éventuelles parfois très

importantes de la structure, des écaillages, des exsudations, des cratères superficiels.


8

I.3. Les différentes méthodes de composition des bétons

I.3.1. Définition

La composition d'un béton consiste à définir le mélange optimal des différents granulats dont

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

sont elles recherchées pour la construction d’un ouvrage ou d’une partie d'ouvrage. Toute

méthode de composition de béton doit être guidée par trois critères essentiels :

la résistance.

l’ouvrabilité (facilité de mise en œuvre).

La durabilité.

I.3.2. Choix d’une méthode

Entre partisans de la granularité continue et la granularité discontinue les chercheurs

formulateurs se sont succédés avec chacun sa théorie et chacun son approche. Chacun essaye

de justifier ces raisons, or si pour une granularité continue on favorise des bétons plus

plastiques et de bonne ouvrabilité. Une granularité discontinue conduit à des bétons à

maximum de gros éléments et à minimum de sable, certes plus résistant mais moins

ouvrables. [5]

Nous présentons dans ce qui suit une synthèse non exhaustive sur les différentes méthodes de

formulation existantes.

I.3.3. Différentes méthodes de formulation de béton

I.3.3.1. Méthode de BOLOMEY

Pour avoir une compacité maximum du mélange sec, Bolomey propose une courbe

granulométrique de référence, et qui répond à la formule :

P=A + (100 A)

d : Diamètre passoire.

p : pourcentage de grains passant à la passoire de diamètre d.

D : Diamètre du plus gros granulat.

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

Le principe est de construire une composition granulaire à partir des classes de granulats

disponibles et dont la courbe granulométrique soit la plus proche que possible de la courbe de

référence.

Cette méthode aboutit généralement à une granularité continue. [5]


9

I.3.3.2. Méthode D’Abrams [5]

Le principe de cette méthode est de construire une composition granulaire, ciment compris,

basée sur l’obtention d’un module de finesse global, à partir des différents modules de finesse

des classes de granulats disponibles.

ABRAMS propose des valeurs optimales du module de finesse globale en fonction du dosage

en ciment et qui sont supposées réduire au minimum les vides dans le mélange.

I.3.3.3. Méthode de FAURY

La courbe de référence proposée par FAURY favorise une loi de granulation de type continue.

Il s’inspira d’une théorie de Caquot relative à la compacité d’un granulat de dimension

uniforme correspondant à un serrage moyen. [6]

Loi fonction de

FAURY adopta une échelle des abscisses graduée en

pour avoir une

courbure linéaire, puis adopta un point de brisure pour distinguer les grains fins et moyens des

gros.

I.3.3.4. Méthode de VALETTE

Méthode essentiellement expérimentale, elle nécessite un nombre de calculs préparatoires.

Plus connue sous la désignation de « dosage des béton à compacité maximale », « dosage des

béton à minimum de sable » ou « dosage des béton à granularité discontinue ».

Son principe est de mesurer le volume de vide d’un sable mouillé, et le comblé par un volume

égale de pâte pure de ciment. On ajoute en suite le maximum de gravier mouillé compatible

avec l’ouvrabilité désirée. [5]

I.3.3.5. Méthode de JOISEL

Inspirée comme celle de FAURY de la théorie de CAQUOT, la méthode JOISEL est plus

généralisante. Il considère que la loi de granulation conduisant à la compacité maximale est

fonction de

, où «m» dépend de la compacité avec laquelle se serre un granulat de

dimensions uniforme suivant les moyens de serrage, « m » peut alors varier de 3 à 10.

En utilisant

comme graduation des abscisses, Joisel utilisa une courbe de référence de

forme linéaire. [5]

I.3.3.6. Méthode de BARON et LESAGE

Méthode purement expérimental, fondée sur l’utilisation du maniabilimètre. Son principe est

de déterminer en premier lieu par approximations successives l’ensemble des proportions des

constituants solide inertes qui correspondent à l’écoulement le plus rapide au maniabilimètre.

Puis faire varier le dosage en eau jusqu'à l’obtention de l’écoulement désiré. [6]


10

I.3.3.7. Méthode DREUX- GORISSE

Méthode pratique élaborée sur la base d’une synthèse des méthodes existantes.

A l’aide de tableaux et d’abaques la détermination des proportions du béton se fait de manière

graphique. [7]

I.3.3.8. Méthode des volumes absolus

La méthode des volumes absolus est une méthode de pré formulation adaptée au béton. Elle

permet la composition de mélanges dont le volume total est précisé en amont. Ses qualités lui

confèrent un caractère à la fois précis et aléatoire, c’est la plus adaptée pour un travail de

recherche.

Sachant qu’un mélange de béton est composé habituellement d’eau, ciment, sable et gravier.

Cette méthode inclut le volume de l’air emprisonné dans le mélange.

Elle permet de varier chaque volume Vx de ces composants sans pour autant changer le

volume total Vtotal.

On a : Vciment + Veau + Vsable + Vgravier + Vvide = Vtotal

I.4. Conclusion

Dans un béton, les granulats apportent la consistance, le volume et la résistance. La nature

minérale des granulats est souvent un critère fondamental de leur utilisation, les

caractéristiques physiques et mécaniques sont aussi importantes par l’influence nuisibles

quelles peuvent exercer sur la résistance. Le choix d’un granulat est donc un facteur important

de la composition du béton, qui doit toujours être étudiée en fonction des performances

attendues, spécialement sur le plan de la durabilité.

Chapitre II Problématique et pénurie des sables en Algérie

11

II.1. Introduction [1]

Le développement dans la construction des bâtiments et d’ouvrages de génie civil a provoqué,

durant ces deux dernières décennies, un accroissement considérable dans la consommation de

granulats. La demande en sable est estimée à 25.1 millions de tonnes, dont 16 millions de

tonnes pour la construction et 9.1 pour la réalisation des routes.

La demande sans cesse croissante sur les granulats a provoqué un épuisement rapide des

sabliers et une exploitation anarchique des sables de mer causant ainsi un grave préjudice à

l’équilibre de l’environnement à proximité des plages en ayant des répercussions directes sur

les ressources naturelles, l’érosion des berges d’oued et l’avancée de mer.

II.2. L’alternative des sables de concassage [8]

Les sables de construction devraient provenir des carrières de concassage. C’est ce qu’a tenu à

rappeler l’ex ministre de l’Habitat et de l’urbanisme ; Nadir Hamimid, lors de la journée

d’étude régionale sur les sables de concassage, à l’institut de formation professionnelle (IFP)

de Sidi Bel Abbés tenue le 21 juillet 2005.

Rencontre à laquelle ont pris part des opérateurs économiques et des responsables du secteur

de l’habitat venu de treize wilayas.

Intégrant le résultat d’une étude relative à la valorisation des sables de concassage, le ministre

de l’habitat et de l’urbanisme préconise ainsi de substituer à court terme le sable de carrière,

issu de concassage de roche calcaire, aux sables d’oued et de mer.

‹‹Cette rencontre n’est pas fortuite puisqu’elle intervient à un moment ou les pouvoirs publics

font face à une problématique liée aux difficultés rencontrées par les entreprises de réalisation

en matière d’approvisionnement en sable de construction. L’accroissement de la demande en

sable au cours de ces dernières années, conséquemment au développement important du

secteur de l’habitat, a induit une exploitation effrénée des sables d’oued et de mer, en

particulier dans les wilayas du centre ››, a indiqué M. Hamimid à l’ouverture des travaux du

séminaire. Cette situation est fortement ressentie par les wilayas de l’Ouest puisqu’elles

représentent en termes d’approvisionnement des sources importantes pour les wilayas

déficitaires en sable de construction.

‹‹Face à la surexploitation des sables d’oued et de mer, ayant engendré une menace certaine

sur les nappes alluviales et une dégradation inquiétante de l’environnement, nous avons

décidé de prendre les mesures draconiennes pour la protection des sites d’exploitation situés

dans les domaines publics maritimes et hydrauliques››, dira-t-il. Ces mesures ont coïncidé a-t-

il ajouté, avec la présentation devant l’APN, le 14 juin 2005, de l’avant projet sur l’eau dans


12

lequel il est prévu d’interdire l’exploitation de sable d’oued et de mer et d’accorder un délai

de deux ans aux investisseurs dans les carrières de sable pour ne pas pénaliser le secteur du

BTPH. Les différents intervenants se plaçant résolument sur un terrain des plus techniques,

avaient eux comme préoccupation essentielle de proposer aux potentiels investisseurs (publics

et privés) les techniques et moyens les plus appropriés qui leur permettraient d’investir ce

créneau, dont on considère qu’il ‹‹est suffisamment rentable à moyen et long terme››.

II.3. Problématique du sable de concassage [9]

La circulaire interministérielle sur l’obligation de l’utilisation des sables de concassage

nécessite quelques rappels pour mieux situer la problématique posée. Les programmes de

construction importants lancés ces dernières décennies dans le domaine du BTPH, en Algérie,

nécessitent des quantités de plus en plus grandes d’agrégats et notamment de sable pour la

confection des bétons. Deux familles de sables se distinguent : Les sables roulés siliceux, dit

ronds, ils sont issus d'un processus naturel d'érosion. En général, ils sont dragués dans les lits

d’oueds et les plages. Cependant, les réserves disponibles sont proches de l'épuisement et

doivent être protégées par de nouvelles règles environnementales. L’exploitation effrénée des

sites naturels a conduit à de graves déséquilibres de ces sites pour ne pas dire à des

catastrophes écologiques. Les sables de concassage calcaires sont le produit d'un processus

industriel contrôlé de concassage, de lavage et de criblage appliqué à des roches calcaires

exploitées en carrières. Ils doivent tendre de plus en plus à remplacer les sables ronds dans la

fabrication des bétons.

II.4. Nouvelles dispositions d'extraction des sables d'oueds

Le 25 janvier 2010, le Ministère des ressources en eau, transmet une circulaire à l'ensemble

des 48 wilayas du pays "pour se conformer aux nouvelles dispositions d'extraction de

matériaux alluvionnaires dans les lits d'oueds".

Le dispositif mis en place à travers le décret exécutif du 16 novembre 2009 publié dans le

journal officiel le 19 de même mois, a fixé les conditions d'interdiction d'extraction des

matériaux alluvionnaires dans les lits d'oueds et tronçons d'oueds présentant un risque de

dégradation ainsi que les modalités d'exploitation dans les sites autorisés.

Ce nouveau texte, qui a pour objectif de définir l'application des dispositions de l'article 14 de

la loi d'août 2005 relative à l'eau, avait ménagé une période de transition durant laquelle,

l'extraction pouvait être autorisée sous le régime de la concession.


13

En effet, l'envergure des projets conduits dans le cadre des différents programmes de

développement a engendré une demande croissante des différents matériaux de construction et

en particulier les sables et agrégats. Pour la promotion de la production de sable de

concassage, un programme de substitution devait être massivement engagé. Mais malgré tous

les efforts déployés, force est de constater que les solutions de substitution ne semblent pas,

pour l'instant, avoir atteint un niveau de maturation susceptible de répondre suffisamment aux

besoins induits par le volumineux programme de développement engagé par l'Etat.

II.5. Exemples d’utilisation de différents sables (variétés)

II.5.1 : Etude de l’influence de l’ajout de particules fines dans les sables concassé

sur le retrait et la résistance des bétons [8]

Une étude a été faite dans le cadre d’un mémoire de magister à l’université de Bejaia dont le

but de connaitre les effets des fines (particules <80µm) contenues dans les sables de

concassage sur les caractéristiques mécanique (résistance à la compression) et de déterminer

la teneur en fines dans un sable à béton optimale pour la résistance à la compression.

Granulats utilisé

Les granulats utilisés sont issus de deux carrières :

- Carrière ENOF A/O.

- Carrière ENOF Timezrit.

Méthode de formulation de béton

La méthode utilisée est la méthode de Dreux Gorisse.

-Les résultats obtenus sont représenté sous forme de courbes :

Figure 1 : Résistance à la compression à 28 jours du béton à sable d’ENOF A/O [8]

35

36

37

38

39

40

41

42

43

0 5 10 15 20 25

Rés

ista

nce

fc2

8(M

Pa)

pourcentage (%) en fines


14

Figure 2 : Résistance à la compression à 28 jours du béton à sable d’ENOF Timezrit [8]

Conclusion

L’évolution de cette résistance se caractérise par une augmentation de ces valeurs avec le

pourcentage des fines pour atteindre un optimum correspondant à 10%. Au-delà de ce

pourcentage on enregistre une diminution de la résistance.

La présence des fines en proportions modérées (10%) dans un sable occasionne une

augmentation de résistance à la compression et ceci revient à l’augmentation de compacité de

béton (diminution des vides provoqué par le dosage des fines).

II.5.2. Contribution à la valorisation de sable de dune de l’erg occidental

(Algérie) [10]

L’objectif de cette étude est à la fois de valoriser le sable de dune de l’erg occidental du sud

ouest de l’Algérie et aussi de diminuer les coûts de fabrication des Bétons à Ultra Hautes

Performances en y incorporant du métakaolin à la place de la fumée de silice.

Les performances à déterminer sont des performances mécaniques instantanées, en

compression et en flexion, et différées, sous forme de retrait et de fluage, ainsi que des

propriétés de durabilité.

Origines des sables étudiés

Cinq prélèvements ont été effectués dans différentes régions le long de l’erg occidental du

sud-ouest de l’Algérie.

Un dans la région de Taghit (Wilaya de BECHAR).

Un dans la région d’Igli (Wilaya de BECHAR).

Un dans la région de Beni Abbes (Wilaya de BECHAR).

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

0 5 10 15 20 25

Rés

ista

nce

fc

28 (

MP

a)

purcentage (%) en fines


15

Un dans la région d’Ouled Saïd (Ksar FATIS) (Wilaya de TIMIMOUN).

Un dans la région de Charouine (Ksar AGDAL) (Wilaya d’ADRAR).

- Le choix des bétons testés s’est porté sur les formulations suivantes :

DUFSQF : sable Sifraco, fumée de silice, quartz broyé et fibres métalliques,

DUMKQF : sable Sifraco, métakaolin, quartz broyé et fibres métalliques,

SDFSQF : sable de dune, fumée de silice, quartz broyé et fibres métalliques,

SDMKQF : sable de dune, métakaolin, quartz broyé et fibres métalliques.

Nous présentons dans le tableau suivant les résultats obtenues pour la résistance à la

compression des bétons fibrés à ultra-hautes performances (BFUP).

Tableau 1: Résistances mécaniques en compression des différentes compositions à

diverses échéances [10].

Echantillons DUFSQF DUMKQF SDFSQF SDMKQF

Temps (jours) Résistance de compression en MPa

1 70 70 70 52

7 127 130 124 108

14 145 139 149 133

28 155 146 169 184

Remarque

Les résistances mécaniques en compression sont meilleures à 28 jours pour les BFUP avec le

sable de dune ([169 ; 184] MPa pour les sables de dunes et [155 ; 146] MPa pour les sables

sifraco) alors qu’elles étaient plus faibles à 1 jour en présence de métakaolin (52 MPa pour

sable de dune et 70 MPA pour sifraco). De plus, le sable de dune semble mieux réagir avec le

métakaolin (184 MPa à 28 jours) alors que pour le sable de Sifraco, c’est la fumée de silice

qui donne les résistances les plus élevées (155 MPa à 28 jours).

Conclusion

Cette thèse était consacrée à la valorisation du sable de dune de l’erg occidental, matériau très

abondant et peu valorisé du sud de l’Algérie. Compte tenu de ses caractéristiques, ce sable est

apparu comme étant un composant potentiel pouvant être utilisé dans la fabrication des

Bétons à Ultra Hautes Performances (BUHP ou BFUP en présence de fibres).

Cependant, ces bétons sont relativement onéreux du fait principalement de l’utilisation de

grandes quantités de fumée de silice, sous-produit industriel devenu en quelques années un


16

produit rare et cher. Ainsi, pour promouvoir l’utilisation de BUHP dans la majorité des pays,

il convenait de trouver une alternative à la fumée de silice.

II.6. Solutions alternatives : Sous-produits issus de gisement de Tamazert

L’épuisement des gisements naturels et les difficultés pour ouvrir de nouvelles carrières ; et

devant les besoins croissant des ressources en matériaux et aux exigences de préservation de

l’environnement dans une vision de développement durable imposent d’autres sources

d’approvisionnement. Ainsi, est devenu nécessaire et pertinent de prospecter et d’étudier

toutes les possibilités d’utilisation et de valorisation des déchets et sous produits industriels

notamment dans le domaine de génie civil afin de répondre au déficit entre production et

consommation et de protéger l’environnent.

Plusieurs types de résidus, sous produits et déchets divers peuvent être utilisés en fonction de

leur rentabilité d’exploitation et de leurs propriétés comme granulats. Parmi les divers

matériaux on trouve, les laitiers, le béton récupéré, la brique concassé, les déchets de centrales

thermiques (cendres volantes), les déchets de marbre, et les sous-produits provenant

d’exploitation des gisements.

L’utilisation des sous-produits issus de traitement de kaolin de gisement de Tamazert peut

constituer une des solutions alternatives face à la pénurie de sable que connait l’Algérie

actuellement.

Le kaolin extrait du gisement de Tamazert (Nord-est algérien) est d’origine hydrothermale,

issu de la transformation des feldspaths potassiques, associés au quartz. Son exploration a été

réalisée pour la première fois par le BRGM en 1970 [11]. Une usine de traitement a été

installée depuis 1982 à quelque kilomètre du site, pour purifier et produire des produits finis

de kaolin répondant aux normes de qualité exigées par l’industrie. L’entreprise allemande

KHD Humbold wadag [12] a instauré un procédé de traitement chimique, dans le but

d’éliminer les impuretés telles que les oxydes de fer sous forme d’hématite et de geothite. Ce

procédé de traitement fondé sur le principe physique de l’hydro cyclonage évacue en même

temps des quantités très importantes de sous-produits quartzeux. La matière première extraite

est formée de 80% de sous-produits quartzeux de différents calibres : gros grains (GOO),

grains moyen (GO) grains fins (GW1) et grains très fin (GW2). Ils sont composés en majeure

partie de sables siliceux.


17

II.7. Conclusion

La croissance des besoins en granulats et l’épuisement des ressources traditionnelles obligent

la recherche et l’adoption de solutions alternatives. La validation de solutions alternatives doit

s’inscrire dans le cadre du développement durable intégrant la dimension environnementale,

technique et économique.

La problématique des granulats en Algérie et plus particulièrement du sable dépend des

considérations socio-économiques, environnementales, juridiques et fiscales, ce qui lui revêt

un caractère politique nécessitant l’élaboration d’une stratégie nationale appropriée.

Le recours aux solutions comme l'utilisation des sous-produits issu de gisement de Tamazert

comme sable à béton peut constituer l’une des solutions mais pas une alternative complète, ce

qui favorisera sans aucun doute le développement d’une vraie industrie de granulats.

Chapitre III Présentation générale des gisements

18

III.1. Aperçu général sur le gisement de la carrière d’ENOF d’Adrar

Oufarnou [8]

Situation du gisement

Le gisement est situé dans le noyau du mont « Adrar Oufarnou ». Ce dernier, est limité au

nord par la mer méditerranée, au sud par route nationale RN 24 et le village Adrar Oufarnou,

à l’est par la carrière de la SNTP, distante de 1,750 Km. Le gisement est situé à 12 Km à

l’ouest de la ville de Bejaia sur le littoral. L’accès à ce gisement se fait par la RN 24, reliant

Bejaia‒Alger par Azeffoune, en empruntant une piste bitumée de 1.8 Km.

Géologie du gisement

Le massif calcaire d’Adrar Oufarnou est un anticlinal jurassique, orienté Est-ouest. Il est

limité par l’accident d’Aghbalou (orienté NE-SW) qui le sépare d’Adrar Imoula et qui est

d’âge crétacé. A l’Est, il est limité par une faille importante qui le sépare du Djebel Gouraya,

formant un haut relief d’une dizaine de kilomètres de long dont le sommet atteint 673 m.

Ce massif est formé, à sa base, par des marnes et marno-calcaires du Dogger et par des

calcaires massifs et dolomies du lias inférieur vers le sommet.

a) Description macroscopique de la roche

Les gisements d’Adrar Oufarnou, sont constitués par des terrains du lias inférieur, qui sont

représentés par des calcaires gris, gris clair, rosâtres, compacts et massifs à petits et gros

cristaux dolomitisés.

Toute l’assise de calcaire est traversée par des filons.

b) Etude morphologique

Trois variétés de calcaires sont visibles :

Calcaires organogènes, microcristallins.

Calcaires détritiques.

Pseudo brèches à carbonates.

c) Analyse microscopique

La formation est constituée par un calcaire Mudstone, dont les éléments figurés sont des

ootithes à contours déformés et des gros cristaux de calcites et la phase de liaison est une boue

micritique.


19

III.2. Présentation du gisement de kaolin de Tamazert [13]

III.1. Historique du gisement

L’exploitation du gisement de Kaolin de Tamazert a débuté en 1927 sur le compte d’une

compagnie Franco-africaine pendant une période d’environ 5 ans. En 1933, la carrière de

Tamazert a été abandonnée à cause d’une apparition sur le marché international de kaolin de

qualité supérieur aux autres gisements, avec une teneur plus basse en oxyde de fer Fe2O3.

En 1951 la société CELLUNAF avait étudié le gisement. Elle renonça à sa demande en 1953

car les résultats des analyses ont été jugés défavorables.

Pendant les années 1967-1968 , une mission chinoise a effectué une proposition et une

évaluation préliminaire du gisement, en vue d’approvisionner l’usine céramique de Guelma,

pour cela elle avait délimité un bloc d’exploitation d’environ 150000 tonnes. Ces travaux sont

pour le compte de BAREM (Bureau Algérien de Recherche et Etudes Minière).Entre 1967 et

1970 l’exploitation de cette carrière a reprit et actuellement les travaux d’exploitation ont lieu

dans les limites du gite centrale. En cette année pour le même objectif, le BRGM a été chargé

d’effectuer une étude minéralogique pour estimer les réserves du gisement de tamazert, en

1982, KHD a effectué des essais technologiques et une estimation des réserves. En 1983 une

société française d’étude minière a réalisé une étude similaire du gisement pour le calcul des

réserves ainsi que des essais technologiques.

III.2. Situation géographique du gisement

Le gisement de tamazert est situé au Nord-est de l’Algérie dans la daïra d’EL-Milia (wilaya

de Jijel).Il est situé à 17 Km au nord d’EI-Milia et entouré au nord-ouest par le Djabel-adjar, à

l’Ouest par le douar Ould-Boufaa au sud par le Douar Boubazine et à l’Est par les collines

d’Azrar. Le gisement est compris entre la longitude, 6°5’ et la latitude boréale 36°5’. Le

Douar M’chatt ou`se trouve le gisement de kaolin fait partie d’un massif montagneux au cœur

des monts de la Kabylie de colo et d’El-Milia. Le point culminant de la région se trouve à

701m (Ain-Sra) et les reliefs y sont relativement abrupts.

Figure 3: Situation Géographique du gisement de kaolin d’EL Milia


20

III.3. Géologie du gisement

La région du gisement appartient à l’édifice de Beni-Ferguene. Elle montre un dispositif

structural en apparence simple mais présente des caractères structuraux et métamorphiques

complexes. Dans le secteur, apparait un socle cristallophylien affecté par diverses

manifestations tectoniques. Les roches encaissant le gite de tamazert sont composées

essentiellement de gneiss, de micaschistes et, accessoirement, de granites plus ou moins

gneissifiés.

La reconnaissance géologique, principalement par sondage, a permis de délimiter quatre

secteurs : le corps central, le corps Nord, le corps Sidi-Kader et enfin plus récemment le corps

sub-oriental de moindre importance. Le terrain, sur lequel repose le gisement est composé de

roches métamorphiques.

Figure 4: Coupe schématique d’un gisement de kaolin primaire [13].

III.4. Origine du kaolin

Le kaolin de tamazert est d’origine hydrothermale, provenant de l’altération de roches

feldspathiques et potassique, ayant subi l’influence des eaux de mer et atmosphériques qui

sont engagées dans le processus d’altération.

La kaolinite qui est l’un des principaux constituants minéralogiques, est produite sans doute

par l’intermédiaire d’un processus hydrothermale de roches ignées neutres et acides de

profondeur et superficielle, donnant naissance à deux faciès : le kaolin sableux formant une

couche superficielle et une seconde couche de gneiss kaolinisé située en profondeur. Elle se

forme généralement avec le quartz d’où son abondance constatée dans le gisement.


21

L’existence d’autres éléments, principalement sous forme d’oxydes et de carbonates dans le

minerai de kaolin, coïncide avec l’hypothèse de formation par un processus d’altération. La

désagrégation des roches en place dans la couche superficielle du manteau de débris, est peut

être l’une des principale causes de la formation du kaolin de Tamazert, caractérisé par la

présence de bancs sableux. L’hydrolyse décompose les silicates en minéraux argileux ; d’où

formation des oxydes libres et des hydroxydes d’aluminium, silicium, fer et manganèse qui

passent en solution par lessivage.

III.5. Différents types de sous-produits siliceux

La concentration de la matière du gisement de kaolin de Tamazert donne des rejets composés

de sable quartzeux, nommés en fonction de la grosseur de leurs grains, allant du gros

grain(GOO) au moyen (GO) au fin (GW1), au plus fin (GW2).

Afin d’obtenir ces sables siliceux GOO, GO, GW1 et GW2, le traitement du tout-venant du

kaolin de tamazert est nécessaire. En raison des problèmes d’hétérogénéité du gisement,

d’importants moyens techniques sont mis en œuvre pour l’homogénéisation du kaolin tout-

venant.

Les sous produits GO et GOO proviennent de la première phase d’hydrocyclonage et de

débourbage. Tandis que les sous produits GW1 et GW2 constituent les dérivés de la deuxième

phase de concentration, de la sous verse des classificateurs à coupure fine (<0,1mm). D’après

le bilan matière des essais de traitement du kaolin effectué par KHD, les proportions de sous

produits obtenus sont estimée comme suit sur la base de la capacité de production de kaolin

installée consignées dans le tableau ci-dessous.

Tableau 2: Proportions des différents produits et sous-produits du kaolin tout-venant de

Tamazert[13].

Quantité(t/an) % Pondéral

Kaolin traité (F1+F2+F3) 50 000 21,70

Fraction grossière G0 58 300 25,30

Fraction grossière G00 21 000 9,10

Fraction fines GW1+GW2 101 000 43,90

Total kaolin TV 230 300 100,00

La figure 5 résume les étapes de traitement de kaolin depuis son extraction du gisement

jusqu’à l’obtention des produits marchants.


22

Figure 5: Schéma du procédé de traitement de Kaolin de Tamazert[13]

Les caractéristiques physico- chimiques des différents sous-produits sont conditionnées par la

granulométrie, les teneurs en silice augmentent avec l’augmentation de la granulométrie.

Nous remarquons que les teneurs en SiO2 sont très élevées pour GOO et GO, par contre elles

diminuent pour GW1 et GW2. Quant aux teneurs en alumine, elles augmentent au fur et à

mesure que nous progressons dans la chaine de traitement, en passant de GOO, GO, à GW1 et

GW2.

III.6. Conclusion

Dans la prochaine partie expérimentale, on cherchera à mettre en évidence la possibilité

d’utiliser les rejets quartzeux (sable) du traitement de kaolin de tamazert (Jijel) dans la

fabrication de nos bétons. L’impact d’une telle contribution est d’ordre économique et

environnemental.

Chapitre I Identification des granulats et ciment

23

I.1 Essai sur les granulats

I.1.1 Introduction

Pour confectionner un béton selon les normes adéquates, il faut connaître les caractéristiques

des différents constituants. Cette partie, sera consacrée à la définition des caractéristiques des

différents matériaux entrants dans la composition du béton. La caractérisation des matériaux

est indispensable pour toute recherche ou étude d’investigation, parce que chacune de ces

caractéristiques a une influence importante sur les résultats d’étude.

C’est pour cette raison qu’on procède à la caractérisation de chaque constituant du béton par

des analyses et essais normalisés effectué au laboratoire.

I.1.2 Echantillonnage et prélèvement (NF P 18-533) [14]

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

matériaux. Ces quantités doivent permettre de mesurer des paramètres caractéristiques de

l’ensemble des matériaux dans lequel on a fait le prélèvement. On dit qu’il faut que

l’échantillon soit représentatif.

Le prélèvement d’échantillons se fait en deux temps :

1-Prélèvement au niveau de la carrière d’une quantité de matériaux nettement plus grande que

celle qui sera utilisée pour l’essai proprement dit.

2-Au laboratoire: prélèvement de la quantité nécessaire à l’essai et qui doit être également

représentative de l’échantillon de départ.

Chacun de ces deux échantillonnages doit donner un prélèvement aussi représentatif que

possible de l’ensemble. Le premier est beaucoup plus embarrassant que le second.

Prélèvement sur le tas (sable et gravier)

Les essais que nous avons réalisés au laboratoire, ont porté sur des échantillons obtenus par

des prélèvements sur les tas effectués au niveau :

De la carrière ENOF (Adrar Oufarnou).

Du gisement de Tamazert (Jijel) pour les sables (GOO, GO).

Il s’agit de granulats qui sont mis en stock sous forme de tas. Lorsqu’un matériau granulaire

est mis en stock, les gros éléments ont tendance à rouler en bas du tas tandis que le haut est

plus riche en éléments de faibles diamètres.

On prélève 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.


24

Prélèvement en laboratoire (échantillonnage 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 105ºC s'il est exempt de minéraux argileux, ce qui est rare, ou à 60 ºC dans le cas

contraire.

Remarque

Les sables (GO, GOO) prélevés du gisement Tamazert (Jijel) ; en plus du séchage seront

tamisés dans un tamis de 100µm pour éliminer les fines contenues dans ces sables en raison

de leurs argilosité (voir l’essai de bleu de méthylène effectué sur les fines issues de tamisât

des sables GO, GOO dans un tamis de 100 µm).

Quartage

Comme le nom l’indique, on divise l’échantillon en quatre parties égales dont on ne retient

que la moitié en réunissant deux quarts opposés.

Si cette quantité (1/2) est encore importante, Cette sélection est homogénéisée et un nouveau

quartage est effectué, l’opération pouvant se répéter trois ou quatre fois. On obtient ainsi un

échantillon représentatif du matériau initial (figure 6).

Figure 6: Opération de quartage

I.1.3 Analyse granulométrique (NF P 18-560) [14]

But de l'essai

Pour de nombreux travaux et pour l’exécution de nombreux essais, il est nécessaire de

connaître certaines caractéristiques de matériaux utilisés, caractéristiques qui représentent:

Les dimensions.

La forme.

La masse volumique.

La porosité.

La teneur en impureté, de l’échantillon qui a été prélevé.


25

L’analyse granulométrique est la première de ces recherches, elle caractérise ces granulats en

déterminant la grosseur des grains qui les constituent, et le pourcentage des grains de chaque

grosseur.

Principe de l'essai

L’analyse consiste à séparer et classer les grains constituants l’échantillon selon leur grosseurs

en utilisant une série de tamis, emboîtés les un sur les autres dont les dimensions des

ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas. L’échantillon étudié est mis sur le tamis

supérieur et le classement des grains est obtenu par vibration de la colonne de tamis.

Matériel utilisé

Ce sont des tamis dont les ouvertures carrées, de dimension normalisée, sont réalisées soit à

partir d'un maillage métallique, soit par perçage d'une tôle. Les passoires, qui comportent des

trous ronds percés dans une tôle, ne sont plus utilisées actuellement. La dimension nominale

des tamis est donnée par l’ouverture de la maille, c'est-à-dire par la grandeur de l’ouverture

carrée. Ces dimensions sont telles qu’elles se suivent dans une progression géométrique,

depuis le tamis 0,063 mm jusqu’au tamis 80mm.

L’existence des passoires (trous ronds) a conduit, dans le passé, à une double classification

des tamis et des passoires, tout en conservant pour chaque famille d’appareils la même

progression géométrique des ouvertures.

Afin d'éviter toute ambiguïté, un tamis et une passoire équivalents ont été désignés par un

même numéro de module. Les dimensions nominales normalisées des tamis, seuls appareils

utilisés actuellement selon la norme (NF P 18-560), sont les suivantes :

Tableau 3: Dimensions nominales des tamis. [14]

Module 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Tamis (mm) 0.063 0.08 0.100 0.125 0.160 0.200 0.250 0.315 0.400 0.500 0.630

Module 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Tamis (mm) 0.800 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00

Module 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Tamis (mm) 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80

Conduite de l'essai

Le matériau sera séché à l'étuve à une température maximale de 105 °C, et après avoir pris le

poids de l’échantillon, on emboite les tamis les uns sur les autres, dans un ordre tel que la

progression des ouvertures soit croissante du bas de la colonne vers le haut.


26

En partie inférieure, on dispose un fond étanche qui permettra de récupérer les fines, et un

couvercle sera disposé en haut de la colonne afin d’interdire toute perte de matériau pendant

le tamisage.

On appellera tamisât, le poids du matériau passant à travers un tamis donné et refus le poids

de matériau retenu par ce même tamis.

Le matériau pesé précédemment est versé en haut de la colonne de tamis; celle-ci est vibrée

soit manuellement, soit à l’aide d’une tamiseuse électrique.

Puisque cette répartition ne sera pas complète, on prend chaque fois un tamis en adoptant un

fond et un couvercle et en agitant ce tamis horizontalement en le tenant d’une main et on le

frappant par l’autre. On pèse le refus jusqu’au dernier tamis.

On considère que le tamisage est terminé lorsque les refus ne varient pas de plus de 1% entre

deux séquences de vibrations.

Le refus du tamis ayant la plus grande maille est pesé, soit R1 la masse de ce refus.

Le refus du tamis immédiatement inférieur est pesé avec le refus précédent. Soit R2 la masse

des deux refus.

Cette opération est poursuivie pour tous les tamis pris dans l'ordre des ouvertures

décroissantes. Ceci permet de connaître la masse des refus cumulés Rn aux différents niveaux

de la colonne de tamis. Le tamisât présenté sur le fond de la colonne de tamis est également

pesé, on doit retrouver le poids pesé au départ, aux pertes prés.

Dimensions des tamis utilisés

Pour les sables (0/3 de l’ENOF d’Adrar Oufarnou ; GOO, GO du gisement de

Tamazert) on utilise les tamis d’ouverture (en mm) :

0,063 - 0,08 - 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 - 4,0 - 5.

Pour les graviers (8/15 ; 15/25) de la carrière ENOF d’Adrar Oufarnou, on utilise les

tamis d'ouverture (en mm) :

2,5 - 5 - 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 14 - 16 - 20 – 25.

Préparation de l’échantillon pour essai

La prise de l’échantillon est effectuée par quartage.

La quantité à utiliser doit répondre à des impératifs qui sont contradictoire :

Il faut une quantité assez grande pour que la précision soit bonne.

Il faut une quantité assez faible pour que la durée de l’essai soit acceptable et que les

tamis ne soient pas saturés.


27

Dans la pratique, selon la norme NF P 18-560, la masse utilisé sera telle

que ; 200D≤M ≤600D avec :

M = masse de l’échantillon en grammes(g).

D = diamètre de plus gros granulat exprimé en millimètre (mm).

Donc, les masses des échantillons soumises à l’essai, qu’on doit prendre en compte, sont les

suivantes :

Gravillon 15/25 5000 g ≤ M≤ 15000 g

Gravillon 8/15 3000 g ≤ M ≤ 9000 g

Sable (0/3 ; GOO ; GO) 600 g ≤ M ≤ 1800 g

Analyse granulométrique des gravillons

Les résultats des analyses granulométriques pour les gravillons 15/25 et 8/15 de la carrière

ENOF Adrar Oufarnou sont représentés respectivement dans les tableaux: 4, 5. Les courbes

granulométriques sont représentées par les figures: 7, 8.

Tableau 4: Analyses granulométriques du gravier 15/25.

Masse de l’échantillon soumis à l’essai : Méch=6270grs

Ouvertures

des tamis (mm)

Refus cumulés

Rn (grs)

Refus cumulés

(%)

Tamisats cumulés

(%)

25

20

16

14

12 ,5

10

8

0

1582

5032

5896

6128

6234

6240

0

25

80

94

98

99

100

100

75

20

6

2

1

0

Tableau 5: Analyses granulométriques du gravier 8/15.


Ouverture des

Tamis (mm)

Refus cumulés

Rn (grs)

Refus cumulés

(%)

Tamisât cumulés

(%)

16

14

12,5

10

8

6,3

5

2,5

70

584

1464

3212

4052

4526

4584

4602

2

13

32

69

87

97

99

99

98

87

68

31

13

3

1

1


28

Figure 7: Courbe d’analyse granulométrique du gravier 15/25

Figure 8: Courbe d’analyse granulométrique du gravier 8/15

Analyses granulométriques des sables (A/O ; GO ; GOO)

Préparation de l’échantillon

On prend le poids du sable à son état naturel humide. Séché à l’étuve à une température de

105°C. Soit (Méch) sa masse sèche.

Pour les sables GO ; GOO en plus du séchage à l’air libre; sont tamisés dans le tamis 100µm

dans le but d’éliminer les fines argileuses ; et cela c’est pour tous les essais.

Exécution de l’essai

Le mode opératoire de l’analyse granulométrique du sable est le même que pour les

gravillons, le résultat de cette analyse est représenté dans les tableaux ci-dessous et illustrée

par les figure 9, 10, 11


29

Tableau 6: Analyse granulométrique du sable 0/3 de la carrière ENOF A/O


Ouverture des

Tamis (mm)

Refus cumulés

Rn (grs)

Refus cumulés

(%)

Tamisât cumulés

(%)

5

4

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

0,08

0,063

0

27,62

209,68

523,11

718,5

860,65

955,34

1052,64

1088,27

0

3

19

48

65

78

87

96

99

100

97

81

52

35

22

13

4

1

Tableau 7: Analyses granulométriques du sable GO (gisement tamazert de Jijel)


Ouverture des

Tamis (mm)

Refus cumulés

Rn (grs)

Refus cumulés

(%)

Tamisât cumulés

(%)

5

4

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

0,08

0,063

0

0

13,62

195,97

492,72

745,32

969,41

1094,07

1097,62

0

0

1

8

45

68

88

99

100

100

100

99

82

55

32

12

1

0

Tableau 8: Analyses granulométriques du sable GOO (gisement tamazert de Jijel)


Ouverture des

Tamis (mm)

Refus cumulés

Rn (grs)

Refus cumulés

(%)

Tamisât cumulés

(%)

5

4

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

0,08

0,063

0

132,85

645,28

1039,93

1090,82

1096,36

1097,54

1098,19

1098,19

0

12

59

95

99

100

100

100

100

100

88

41

5

1

0

0

0

0


30

Figure 9: Courbe d’analyse granulométrique du sable 0/3 de la carrière ENOF A/O

Cette courbe montre que 50% de la quantité totale est située dans la tranche 1-1,25mm (sable

moyen).

Figure 10: Courbe d’analyse granulométrique du sable GO de gisement Tamazert

Cette courbe montre que 50% de la quantité totale du sable GO est situé dans la tranche

granulométrique 0,5-0,63mm (sable fin).

Tamisât cumulé

Refus cumulé

Tamisât cumulé

Refus cumulé


31

Figure 11: Courbe d’analyse granulométrique du sable GOO de gisement Tamazert

Cette courbe nous renseigne que 50% de la quantité totale est située dans la tranche

2,5-3,15 mm (sable grossier).

Présentation des résultats

Les pourcentages des tamisât cumulés, sont représentés sous forme d’une courbe

granulométrique semi-logarithmique, en portant les ouvertures des tamis sur l’axe des

abscisses, sur une échelle logarithmique et les pourcentages des tamisât sur l’axe des

ordonnées, sur une échelle arithmétique. Les courbes sont tracées de manière continue et

peuvent ne pas passer rigoureusement par tous les points.

Pour les sables on représente aussi les pourcentages des refus sur la même courbe pour

déterminer le diamètre qui correspond à l’intersection des deux courbe (tamisas, refus)

Remarque

Les sables doivent présenter une granulométrie telle que les éléments fins ne soient ni en

excès, ni en trop faible proportion. S’il y a trop de grains fins, il sera nécessaire d'augmenter

le dosage en eau du béton tandis que si le sable est trop gros, la plasticité du mélange sera

insuffisante et rendra la mise en place difficile. Le caractère plus ou moins fin d'un sable peut

être quantifié par le calcul du module de finesse (MF). Celui-ci correspond à la somme de

pourcentages des refus cumulés, ramenés à l'unité, pour les tamis de la série suivante :

0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 - 4 - 5 mm.

Ce paramètre est en particulier utilisé pour caractériser la finesse des sables à bétons.

Dans le cas du sable (0/3) de la carrière ENOF Adrar Oufarnou, le module de finesse est égal

à : MF = (87+78+65+48+9+3+0) /100 = 3. (Ce sable est moyen).

Tamisât cumulé

Refus cumulé


32

Le module de finesse du sable GO du gisement Tamazert de Jijel est égal à :

MF = (88+68+45+8+1+0+0)/100 = 2,1. (Ce sable est un peu fin).

Le module de finesse du sable GOO du gisement Tamazert de Jijel est égal à :

MF = (100+100+99+95+59+12+0)/100 = 4,65. (Ce sable est grossier).

On rappelle que le module de finesse du sable peut varier de 2 à 3 avec une valeur optimale de

l’ordre de 2,5 pour laquelle la correction préconisée est alors nulle.

I.1.4 Mesure du coefficient d’aplatissement des granulats (NF P 18-561) [14]

But de l’essai

L’élaboration des bétons de ciment, ainsi que la réalisation des corps de chaussées et des

couches de roulement, nécessite de n’utiliser que des granulats ayant une forme assez

ramassée, à l’exclusion des granulats plats. En effet, ceux-ci ne permettent pas de réaliser des

bétons très compacts, et par ailleurs, en technique routière, ils ne peuvent être utilisés car ils

conduisent à des couches de roulement trop glissantes.

La détermination du coefficient d’aplatissement est l’un des tests permettant de caractériser la

forme plus ou moins massive des granulats.

Principe de l’essai

L’essai consiste à effectuer une double opération de tamisage :

1) Le tamisage classique (analyse granulométrique) sur une colonne de tamis normalisés à

mailles carrées, pour classer l’échantillon de granulats étudié en différentes classes

granulaires d/D dont les dimensions sont telles que D = 1.25 d ; suivant la grosseur G.

De ce fait, les classes de grosseur G ainsi définies sont telles quelles suivent la progression

géométrique des ouvertures des tamis utilisés au cours de l’analyse granulométrique.

2) Puis tamisage des différentes classes granulaires d/D, ainsi isolées, sur des grilles à fentes

parallèles d’écartement E = d/1,58.

On peut donc associer à chaque classe granulaire d/D un tamis à fente correspondant de

largeur E, ce qui permet de définir des coefficients d’aplatissement partiels.

La correspondance entre classes granulaires d/D et grilles à fentes de largeur E est donnée

dans le tableau suivant :


33

Tableau 9: Correspondance entre classes granulaires d/D et largeur E des grilles à fentes

utilisées

Classes granulaires d/D (mm) Ecartement E des grilles à fentes (mm)

> à 50 31,5

40-50 25

31,5 - 40 20

25 -31,5 16

20-25 12,5

16-20 10

12,5-16 8

10-1,25 6, 3

8-10 5

6,3-8 4

5-6,3 3,15

4-5 2,5

(1) ou 14 pour la 10-14mm

Equipement nécessaire

Le coefficient d’aplatissement s’obtient en faisant une double analyse granulométrique en

utilisant successivement, et pour le même échantillon de granulat :

Une série de tamis normalisés à mailles carrées, utilisés pour l’analyse granulométrique

définie par la norme (NF P 18-560).

On utilise les tamis de dimensions d’ouverture de maille de :

50 - 40 - 31,5 - 25 - 20 - 16 - 14 - 12,5 - 10 - 8 - 6,3 - 5 et 4 mm.

Une série de tamis à fentes de largeur normalisées (grille). Constituées par des barres

cylindriques parallèles fixées dans un châssis carré.

Les écartements intérieurs des barres sont respectivement de :

31,5 - 25 - 20 - 16 - 14 - 12,5 - 10 - 8 - 6,3 - 5 - 4 - 3,15 et 2,5 mm.

Conduite de l’essai

L’échantillon doit être préparé suivant les prescriptions de la norme (NF P 18-533).

On opère, comme dans l’analyse granulométrique, avec un échantillon représentatif de

matériaux de masse M qui doit être supérieure à 0.2 D (M ≥ 0.2 D), avec:

M : la masse de l’échantillon exprimé en (kg).

D : le diamètre maximum des granulats exprimé en (mm).


34

L’échantillon pesé est utilisé pour la détermination du coefficient d’aplatissement A ; soit M0

sa masse initiale.

Procéder au tamisage de l’échantillon sur tamis à mailles carrées par voie sèche sur les tamis

en se conformant aux prescriptions de la norme (NF P 18 560).

Recueillir les différentes fractions d/D : peser chaque classe granulaire avec une précision

relative de 0,1%.

Puis tamiser chaque classe granulaire obtenue par l’opération précédente sur une grille dont

l’écartement entre les barres est défini par le tableau de correspondance ci-dessus.

Le tamisage sur les grilles se fait manuellement.

Peser avec une précision relative de 0,1% la passant sur les grilles correspondantes à chaque

classe granulaire d/D.

Expression du coefficient d’aplatissement « A »

Pour une classe granulaire d/D donnée, on peut définir un coefficient d’aplatissement partiel :

Ai =

100

Avec :

Mgi : masse de la classe granulaire d/D.

Mei : masse du passant à travers le tamis à fentes d’écartement E correspondant.

Le coefficient d’aplatissement global A s’exprime en intégrant les valeurs partielles

déterminées sur chaque classe granulaire :

A =

100

Remarque

Il faut que la perte de matériaux pendant le tamisage soit telle que :

≥ 0,98 M0

M0 la masse initiale.

Calcul du coefficient d’aplatissement « A » pour les gravillons

On a effectué l’essai d’aplatissement pour les gravillons 8/15 et 15/25 de la carrière ENOF

Adrar Oufarnou, et on a calculé leurs coefficients d’aplatissement.

Les résultats obtenus sont récapitulés dans les tableaux suivants :


35

Tableau 10: Mesure du coefficient d’aplatissement pour le gravier 15/25

Tamisage sur tamis Tamisage sur grilles

Classes

granulaires d/D

(mm)

Mgi

(g)

Ecartement des

grilles

(mm)

Passants Mei

(g)

20 - 25 1775 12,5 120 6,76

16 - 20 3060 10 180 5,88

12.5 - 16 560 8 40 7,14

10 - 12.5 50 6,3 6 12

M0= 5420g

A =

100 = 6

Tableau 11: Mesure du coefficient d’aplatissement pour le gravier 15/25

Tamisage sur tamis Tamisage sur grilles

Classes

granulaires d/D

(mm)

Mgi

(g)

Ecartement des

grilles

(mm)

Passants Mei

(g)

16 - 20 200 10 20 10

12.5 - 16 2204 8 255 11,57

10 - 12.5 1865 6,3 199 10,67

8 - 10 875 5 74 8,46

6.3 - 8 246 4 26 10,57

5 - 6.3 20 3,15 3 15

M0 = 5400g

A =

100 = 11


36

Les coefficients d’aplatissements des deux graviers (8/15 et 15/25) sont inferieurs à 20, donc

nos gravillons sont massifs.

I.1.5. Calcul de la teneur en impureté

Tous les granulats contiennent plus ou moins d’impuretés.

Il est donc indispensable que les granulats n’en contiennent que dans la mesure où ces qualités

ne sont pas affectées au-delà de limites tolérables.

I.1.5.1. Détermination de la propreté superficielle (NF P 18-591) [14]

Définition

La propreté superficielle est définie comme étant le pourcentage pondéral des particules

inférieures à 0.5 mm, mélangées ou adhérentes à la surface des granulats supérieurs à 2 mm.


L’essai consiste à séparer par lavage sur le tamis 0.5 mm, les particules inférieures à 0.5mm

contenues dans l’échantillon pour essai.

Matériels utilisés

Un tamis de 0.5 mm.

Une balance.

Une étuve réglée à 105°C.

Préparation de l’échantillon soumis à l’essai

L’échantillon doit être préparé suivant les perspectives de la norme (NF P 18-533) c'est-à-

dire par quartage.

La masse (M) de l’échantillon pour essai doit être comprise entre 200D et 600D.

(M) étant exprimée en grammes, et (D) la dimension maximale des plus gros éléments en

millimètres.


Préparer l’échantillon tel qu’il est (dans son état humide). Soit (Mh) sa masse humide.

Laver l’échantillon après l’avoir peser sur le tamis de 0.5mm sous un jet d’eau.

Egoutter et sécher à l’étuve à 105°C.

Peser l’échantillon sec. Soit (Ms) sa masse.

Expression des résultats

La propreté superficielle des granulats « P » est obtenue par le rapport :

P = [(Mh - Ms) / Ms] x100

Les résultats obtenus sont dans le tableau suivant


37

Tableau 12: propreté superficielle des graviers à 15/25 et 8/15 (carrière ENOF A/O)

Echantillons Masse totale humide

Mh (g)

Masse totale sèche

Ms (g)

Teneur en impureté

P

15/25 4000 3970 0,76

8/15 6000 5930 1,18

On remarque que la teneur en impureté P (15/25et8/15) <1,5 Donc nos gravillons sont

propres, ils ne nécessitent pas un lavage.

I.1.5.2. Détermination de la propreté des sables

I.1.5.2.1. Essai d’équivalent de sable (NF P 18-598)

Pour les sables, la propreté peut se calculer comme pour les graviers, mais la mesure la plus

pratiquée et la plus représentative demeure l’essai dit «Equivalent de Sable » réalisé dans des

éprouvettes, à l’aide d’une solution lavante et dont le principe se base sur la vitesse de

sédimentation des grains.

Définition

La détermination de l’ES s’effectue sur la fraction de sable passants au tamis à mailles carrés

de 5mm et rend compte globalement de la quantité et de la qualité des éléments fins contenus

dans cette fraction, en exprimant un rapport conventionnel volumétrique entre les éléments

dits sableux et les éléments fins (argiles, impuretés...).

L’équivalent de sable est le rapport multiplié par 100 de la hauteur sédimentée à la hauteur

totale du floculât.

Ces hauteurs sont mesurées dans une éprouvette où la prise d’essai à été traitée, dans des

conditions définies, par une solution lavante capable de faire floculer les éléments fins

l’équivalent de sable s’exprime par:

ESP : Equivalent de sable mesuré au piston (le sable est compacté dans l’éprouvette).

ESV : Equivalent de sable mesuré a vue (les hauteurs mesurées directement par la règle).

But de l’essai

Cet essai a pour but d’évaluer la propreté d’un sable.

Matériels utilisés

Eprouvettes en plexiglas, avec deux traits de repères, et leur bouchon.

Entonnoir pour introduction du sable.

Bonbonne de 5L pour la solution lavante avec son bouchon, le siphon et tube souple

de 1,50m.

Tube laveur métallique, prolongeant le tube souple.


38

Machine agitatrice électrique.

Règle métallique pour la mesure des hauteurs de sable et floculat.

Piston taré, dans la masse coulissante est de 100g.

Préparation de l´échantillon pour essai

L´échantillon pour laboratoire doit être préparé suivant les prescriptions de la norme (NF P

18-553).

Sa masse doit être telle que la fraction passant au tamis de 5 mm pèse 500 à 700 g.

Léssai séffectue sur un sable dont la masse sèche doit être égale à 120 g ± 1 g.

Exécution de léssai

Mise en place de l’essai

La solution lavante ayant été introduite dans l´éprouvette cylindrique, jusquáu trait

repère inférieur, la prise déssai, correspondant à une masse sèche de 120g ± 1g de

matériau, est versée soigneusement à láide d’un entonnoir, dans l´éprouvette posée

verticalement.

Laisser reposer dix minutes.

Agitation de l´éprouvette

A la fin de cette période de dix minutes, boucher l´éprouvette à láide du bouchon de

caoutchouc, puis fixer l´éprouvette sur la machine dágitation.

Faire subir à l´éprouvette 90 cycles ± 1 cycle en 30 s ± 1 s.

Remettre l´éprouvette en position verticale sur la table déssais.

Lavage.

Enlever le bouchon et le rincer au dessus de l´éprouvette avec la solution lavante.

En descendant le tube laveur dans l´éprouvette, rincer les parois de l´éprouvette avec

la solution lavante, puis enfoncer le tube jusquáu fond de l´éprouvette.

Faire remonter les éléments argileux, tout en maintenant l´éprouvette en position

verticale en procédant de la manière suivante : l´éprouvette étant soumise à un lent

mouvement de rotation, remonter lentement et régulièrement le tube laveur. Lorsque le

niveau du liquide atteint le trait de repère supérieur, relever le tube laveur, de façon à

ce que le niveau du liquide se maintient à hauteur du trait repère.

Arrêter l´écoulement dès la sortie du tube laveur.

Mesures

Laisser reposer pendant 20 min ± 10 s.


39

Au bout de ces 20 min, mesurer à láide du réglet la hauteur h1 du niveau supérieur du

floculat par rapport au fond de l´éprouvette.

Mesurer également la hauteur h2 du niveau supérieur de la partie sédimentée par

rapport au fond de l´éprouvette.

Descendre doucement le piston taré dans l´éprouvette, jusqu´à ce quíl repose sur le

sédiment. Pendant cette opération, le manchon coulissant prend appui sur l´éprouvette.

Lorsque lémbase du piston repose sur le sédiment, bloquer le manchon coulissant sur

la tige du piston. Introduire le réglet dans léncoche du manchon, faire venir buter le

zéro contre la face inférieure de la tête du piston.

Lire la hauteur du sédiment h’2 au niveau de la face supérieure du manchon.

Arrondir les hauteurs h1, h2 et h’2 au millimètre le plus voisin.


L´équivalent de sable par piston est donné par la formule :

L´équivalent de sable visuel est, dans les mêmes conditions, donné par la formule :

Les résultats de l’ES pour les sables : 0/3(ENOF A/O) ; GO ; GOO (gisement Tamazert de

Jijel) sont représentés dans les tableaux suivants :

Tableau 13: Calcul d’ES pour le sable 0/3 de la carrière ENOF A/O.

Eprouvette

Hauteur

Total du

floculat

h1

(cm)

Hauteur

du sable

visible h2

(cm)

Hauteur

Du sable

par

piston

h’2 (cm)

Expression des

résultats

Moyenne

ESV

(%)

ESP

(%)

ESVmoy

(%)

ESPmoy

(%)

1 10,3 8,3 6,8 80,58 66,02

83,68

66,97 2 10,6 9,2 7,2 86,79 67,92

Tableau 14: Calcul d’ES pour le sable GO du gisement Tamazert (Jijel).

Eprouvette

Hauteur

Total du

floculat

h1

(cm)

Hauteur

du sable

visible h2

(cm)

Hauteur

Du sable

par

piston h’2

(cm)

Expression des

résultats

Moyenne

ESV

(%)

ESP

(%)

ESVmoy

(%)

ESPmoy

(%)

1 11,9 11,1 9 93,28 75,63

93,70

75,63 2 11,9 11,2 9 94,12 75,63


40

Tableau 15: Calcul d’ES pour le sable GOO du gisement Tamazert (Jijel).

Eprouvette

Hauteur

Total du

floculat

h1

(cm)

Hauteur

du sable

visible h2

(cm)

Hauteur

Du sable

par

piston h’2

(cm)

Expression des

résultats

Moyenne

ESV

(%)

ESP

(%)

ESVmoy

(%)

ESPmoy

(%)

1 11,9 11,6 11,1 97,48 93,28

96,60

94,50 2 11,7 11,2 11,2 95,73 95,73

Esp > 65% pour les tous les sables ; donc nos sables sont propres.

I.1.5.2.2. Essai au bleu de méthylène dit essai à la tache (NF P 18-592)

Les fines issues des tamisâts des sables GO et GOO en utilisant le tamis de 100µm sont mises

à l’essai de bleu de méthylène. Et cela dans le but de voir le degré de l’argilosité de ces fines.

But de léssai

Cet essai permet de mesurer la capacité des éléments fins à adsorber du bleu de méthylène.

Le bleu de méthylène étant adsorbé préférentiellement par les argiles, cette capacité rend

compte globalement de láctivité de surface de ces éléments.

On appelle «valeur au bleu» des fines, la quantité exprimée en grammes de bleu de méthylène

adsorbée par une quantité de fines.

Principe de léssai

L’essai consiste à fixer sur les grains d’argile des molécules de bleu de méthylène et par un

test simple, on évalue la quantité de bleu fixé.

On injecte successivement des doses élémentaires dúne solution de bleu de méthylène dans le

bain aqueux contenant la prise déssai.

On contrôle ládsorption du bleu après chaque ajout, en effectuant une tache sur un papier

filtre.


- Balance dont la portée limite est compatible avec les masses à peser et permettant de faire

toutes les pesées avec une précision relative de 0,1 %.

- Chronomètre au 1/10 s.

- Un bêcher en plastique ou en verre de 1000 cm3, doit avoir les dimensions approximatives

suivantes : 140 mm de hauteur et 100 mm de diamètre.

- Un agitateur magnétique, de vitesse de rotation est d’au moins 400tours/minute, muni d’un

aimant de 8mm de diamètre et de 60 mm de longueur.

- Une burette de capacité 50 ml et de graduation 1/10 ml.


41

- Papier filtre sans cendre d’épaisseur 0,20 mm.

- Solution de bleu de méthylène de qualité médicinale à 10 g/l ± 0,1 g/l.

- Eau distillée.

- Une baguette en verre, qui doit avoir une longueur approximative de 300 mm et de diamètre

de 8 mm.


Préparation de la solution de bleu de méthylène à 10g/L

Préparer la solution de bleu méthylène en mélangeant, à raison de 10g de poudre de bleu de

méthylène par litre de solution, des cristaux du bleu de méthylène à de l’eau distillée. Porter à

40°C et agiter pendant 3h à environ 300 tours par minute, à cette fin utiliser l’agitateur

magnétique combiné de plaque chauffante.

Préparation de l´échantillon pour essai

L’essai s’effectue sur les fractions inférieures à 100µm des sables GO et GOO.

Mise en place de la prise d´essai

On prépare 20 g de la fraction de fines sec que l’on met à tremper dans le bêcher de 100 ml

d’eau déminéralisée. Le tout est maintenu en agitation permanente au moyen de l’agitateur

pendant 3 min, à 400tours/min.

Test à la tache

Il consiste à injecter successivement des doses bien déterminées de bleu de méthylène dans la

suspension des fines de sable jusqu’à atteindre la saturation des particules d’argile. Et le test

de la tache permet de repérer l’instant de saturation (Figure 7, 8).

Pour cela, on prélève une goutte de liquide dans le bêcher contenant le sable imbibé de bleu,

et on dépose celle-ci sur le papier filtre.

Deux cas sont possibles :

‒ La goute centrale bleue est entourée d’une zone humide (auréole) incolore : le test est

négatif.

‒ La goute centrale bleue est entourée d’une zone humide (auréole) teintée de bleu : le test est

positif.

Dosage

A l’aide de la burette, on injecte dans le récipient une dose de 2 cm3 de solution de bleu de

méthylène, cette addition étant suivie du test de la tache sur le papier filtre.

On procède ainsi jusqu’à ce que le test devienne positif. A ce moment, on laisse s’opérer

l’adsorption du bleu tout en effectuant des tests de minute en minute.

Chaque addition est suivie de tests effectués toujours de minute en minute.


42


Valeur au bleu

La valeur au bleu des fines (VB) est donnée par la formule suivante :

V : volume de solution de bleu utilisée jusqu’à obtention du test positif (en cm3).

M : masse sèche de la prise d’essai (en g).

Les résultats sont représentés dans les figures: 12, 13

Résultats obtenus:

Sable GO:

Sable GOO:

Interprétation des résultats

Comme VB > 1 donc les fines issues des deux sables sont argileuses.

I.1.6. Détermination des masses volumiques des granulats (NF P 18-554 et NF P

18-555)

Définition

La masse volumique d’un corps est la masse de l’unité de volume de ce corps.

Comme on distingue le volume absolu et le volume apparent, il faut distinguer de même :

-Masse volumique absolue.

Figure 12: Résultat à l’essai à la tache des

fines issues du sable GO.

Figure 13: Résultat à l’essai à la tache des

fines issues du sable GOO.


43

-Masse volumique apparente.

Les masses volumiques s’expriment en t/m3, en Kg/dm

3, ou en g/cm

3.

Principe de la détermination

Il suffit de déterminer le volume (absolu ou apparent) occupé par une certaine masse du corps

étudié.

La détermination des masses ne présente en général aucune difficulté.

Il n’en est pas de même pour les volumes. Et le problème est très différent suivant qu’il s’agit

de volumes absolus ou apparents : nous traiterons de ces questions séparément.

I.1.6.1. Détermination de la masse volumique absolue « ρs » [15]

Définition

La masse volumique absolue est la masse par unité de volume de la matière qui constitue le

granulat, sans tenir compte des vides pouvant exister dans ou entre les grains.

Méthode de la mesure au pycnomètre


Le pycnomètre est un petit ballon avec un volume de 50 cm3 et 100 cm

3, fermé dans sa partie

haute par un bouchon bien rodé, ce qui permet d’isoler un volume d’eau caractéristique à

l’appareil, identique à chaque utilisation.

Conduite de la mesure

Déterminer avec précision la masse M1 du pycnomètre vide et sec.

Déterminer avec précision la masse M2 du pycnomètre rempli d’eau.

Introduire le matériau soumis à l’essai dans le pycnomètre vide (l’échantillon occupe

trois quarts c’est-à-dire 75% du volume du pycnomètre). Prendre alors la masse M3 de

l’ensemble.

Remplir d’eau, le pycnomètre contenant l’échantillon, fermer le bouchon. Vérifier que

le pycnomètre ne contient aucune bulle d’air. Peser ensuite le pycnomètre, soit M4.

On peut alors écrire la relation entre les différents poids mesurés, et on déduit la masse

volumique absolue « ρs » du matériau ; telle que :

ρs= (M 3 - M1) / [(M2 - M1) - (M4 - M3)] g/cm3

Les résultats obtenus sont inscrits dans les tableaux suivants :

- La masse du pycnomètre vide : M1= 302,78g

- La masse du pycnomètre rempli d’eau : M2= 880,30

Résultats obtenus

Les résultats obtenus sont donnés dans les tableaux suivants :


44

Tableau 16: Mesure de la masse volumique absolue «ρs » au pycnomètre des granulats

de la carrière d’ENOF A/O :

Echantillon

Masse

Pyc+Ech

M3(g)

Masse

Pyc+Ech+Eau

M4(g)

Masse

volumique

absolue ρs (g/cm

3)

ρs moyenne

(g/cm3)

Gravier

15/25

Ech.1 886,3 1247,4 2,70 2,69

Ech.2 879,7 1242,8 2,69

Ech.3 870,9 1236 2,67

Gravier

8/15

Ech.1 875,4 1239,7 2,69 2,68

Ech.2 861 1230,2 2,66

Ech.3 869,6 1236,1 2,70

Sable

0/3

Ech.1 961 1286,4 2,61 2,66

Ech.2 970 1297 2,66

Ech.3 962,8 1292 2,66

Tableau 17: Mesure de la masse volumique absolue «ρs » au pycnomètre des sables

(GO ; GOO) du gisement Tamazert(Jijel).

Echantillon

Masse

Pyc+Ech

M3(g)

Masse

Pyc+Ech+Eau

M4(g)

Masse

volumique

absolue ρs (g/cm

3)

ρs moyenne

(g/cm3)

Sable

GO

Ech.1 848,1 1216,8 2,61

2,60

Ech.2 848,6 1210,8 2,53

Ech.3 850,6 1216,9 2,59

Sable

GOO

Ech.1 851,1 1207,2 2,48

2,47 Ech.2 851 1206,8 2,47

Ech.3 857,1 1211,5 2,48

I.1.6.2. Détermination de la masse volumique apparente (NF P 18-554) [16]

Définition

On appelle masse volumique apparente, la masse de l’unité de volume du matériau en vrac,

c'est-à-dire vide compris.

Matériels Utilisés


45

Un récipient.

Une règle à araser.

Une balance.


-On pèse d’abord le récipient vide (M) pour éliminer son poids propre, dans la balance.

-On prend une quantité du matériau, pour faire l’échantillonnage.

-On met le matériau échantillonné dans les mains formant un entonnoir.

-On laisse le matériau couler dans le récipient afin d’avoir un débordement.

-On arase le surplus du matériau à l’aide d’une règle à araser.

-On pèse le récipient rempli. Soit M’ la masse de l’ensemble.

L’opération doit être effectuée trois fois pour chaque échantillon.

Telle que : ρp= (M’-M)/Vr avec :

M : la masse du récipient vide qui est égale à 486g.

M’: la masse du récipient plein.

Vr : volume du récipient qui égal à 1020 cm3

Résultats obtenus


Tableau 18: Mesure de la masse volumique apparente «ρp » des granulats de la

carrière d’ENOF Adrar Oufarnou :

Echantillon

M’

(g)

M’- M

(g)

Masse

volumique

apparente ρp (g/cm

3)

ρp moyenne

(g/cm3)

Gravier

15/25

Ech.1 1886 1400 1,37

1,36 Ech.2 1866 1380 1,35

Ech.3 1876 1390 1,36

Gravier

8/15

Ech.1 1894 1408 1,38

1,37 Ech.2 1884 1398 1,37

Ech.3 1882 1396 1,37

Sable

0/3

Ech.1 2002 1516 1,49

1,50 Ech.2 2028 1542 1,51

Ech.3 2024 1538 1,50


46

Tableau 19: Mesure de la masse volumique apparente «ρp » des granulats des sables

(GO ; GOO) du gisement Tamazert(Jijel).

Echantillon

M’

(g)

M’- M

(g)

Masse

volumique

apparente ρp (g/cm

3)

ρp moyenne

(g/cm3)

Sable

GOO

Ech.1 1738 1252 1,23

1,24 Ech.2 1742 1256 1,23

Ech.3 1758 1272 1,25

Sable

GO

Ech.1 1880 1394 1,37

1,37 Ech.2 1906 1420 1,39

Ech.3 1870 1384 1,36

I.1.7. Mesure de la compacité et de la porosité [17]

I.1.7.1 Mesure de la compacité

Définition

On appelle compacité le rapport du volume absolu au volume du récipient.

C = (Vs /V) ≤ 1 avec :

C : la compacité.

Vs : volume absolu du solide.

V : volume du récipient.

Comme : M = V×ρp et M = Vs×ρs

Il en résulte que :

La compacité se déduit donc, directement des mesures de masse volumique apparente et de

masse volumique absolue.

I.1.7.2. Mesure de la porosité P

Définition

La porosité est le complément à l’unité de la compacité.

P = 1 ‒ C



47

Tableau 20: Mesure de la compacité et de la porosité des granulats de la carrière ENOF

A/O.

Echantillon

Masse

volumique

apparente ρp

(g/cm3)

Masse

volumique

absolue ρs

(g/cm3)

Compacité

C

Porosité

P

Gravier 15/25 1,36 2,69 0,505 0,495

Gravier 8/15 1,37 2,68 0,511 0,489

Sable 0/3 1,50 2,66 0,564 0,436

Tableau 21: Mesure de la compacité et de la porosité des sables du gisement Tamazert.

Echantillon

Masse

volumique

apparente ρp

(g/cm3)

Masse

volumique

absolue ρs

(g/cm3)

Compacité

C

Porosité

P

Sable GO 1,37 2,60 0,527 0,473

Sable GOO 1,24 2,47 0,502 0,498

I.1.8. Essai de résistance à l’usure et au choc [15] et [18]

But des essais

Lors de la fabrication d’un béton, le malaxage est source de frottements intenses entre grains.

Si ces derniers ne sont pas assez résistants, ils peuvent se casser en produisant des sables ou

des éléments fins.

Il est donc nécessaire de procéder à des essais de résistance au choc et à l’usure, afin que les

granulats puissent répondre aux spécifications de fabrication des bétons et aussi aux

impératifs de pérennité de chaussées.

I.1.8.1 Essai Micro-Deval (NF P 18-572)

But de l’essai

L’essai micro-deval permet de mesurer la résistance à l’usure des roches.


L’essai consiste à mesurer 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.

La granularité du matériau soumis à l’essai est choisie parmi les trois classes granulaires:


48

4 à 6.3mm ; 6.3 à 10mm ; 10 à 14mm de la granularité du matériau tel qu’il sera mis en

œuvre.

Si (M) est la masse du matériau soumis à l’essai, (m) la masse des éléments inférieurs à

1.6 mm produits au cours de l’essai, la résistance à l’usure s’exprime par le coefficient Micro-

Deval en présence d’Eau (MDE) :

Matériel utilisé

L’appareil Micro-Deval comporte 1 à 4 cylindres en acier; ils sont entrainés en rotation par

l’intermédiaire de deux arbres horizontaux. Chaque cylindrer permet d’effectuer

1’essai.

La charge abrasive est constituée par des billes sphériques de 10mm ± 5mm de diamètre en

acier.

Un moteur doit assurer aux cylindres une vitesse de rotation régulière de 100 ± 5 tours/min.

Un jeu de tamis de 1,6 - 4 - 6,3 - 10 et 14 mm.

Matériau soumis à l’essai

Tamiser l’échantillon sur les tamis de la classe granulaire choisie.

La masse de l’échantillon pour essai sera 500g ± 2g.


Introduire dans le cylindre d’essai, disposé d’une ouverture vers le haut, la charge abrasive,

les 500 g du matériau préparé puis on ajout 2,5 litres d’eau, et on place le couvercle.

La charge abrasive est fixée conformément aux indications du tableau ci après :

Tableau 22: Charge abrasive correspondant à chaque classe granulaire.

Classe granulaire (mm) Charge abrasive (g)

4 – 6.3 20005

6.3 – 10 40005

10 – 14 50005

Mettre les cylindres en rotation à une vitesse de 100 ± 5 tr/min pendant 2 heures.

Après essai, recueillir les granulats et la charge abrasive dans un bac en ayant soin d’éviter

les pertes de granulat.

Laver soigneusement à la pissette l’intérieur du cylindre en recueillant l’eau et les parties

minérales entrainées.


49

Tamiser le matériau dans le bac sur le tamis de 1.6mm.

Laver l’ensemble sous un jet d’eau et retirer la charge abrasive.

Sécher le refus à 1.6mm à l’étuve à 105 °C, jusqu’à une masse constante.

Peser ce refus gramme prés, soit m’ le résultat de la pesée.


Le coefficient micro-Deval en présence d’eau est par définition le rapport :

Où :

M : est la masse sèche de l’échantillon pour essai qui est égale à 500g.

m’ : est la masse sèche du matériau après l’essai de refus sur 1.6mm

m : est la masse sèche de la fraction du matériau au passant après l’essai au tamis de 1.6mm.

Donc, on peut écrire :

Les résultats obtenus sont donnés dans les tableaux ci-dessous :

Tableau 23: Mesure du coefficient « MDE » des granulats de la carrière ENOF A/O.

Nature

du

matériau

Classe

granulaire

(mm)

Charge

abrasive

(g)

Poids(g)

MDE Initial Final

m’

Inférieur à

1.6mm

m

8/15 10‒ 14 5000 500 398 102 20

8/15 6,3 ‒10 4000 500 404 96 19

MDE<20, donc nos gravillons sont résistant à l’usure.

I.1.8.2. Essai Los Angeles (NF P 18-573)


L’essai consiste à mesurer la masse m d’éléments inférieurs à 1.6mm, produite par la

fragmentation du matériau testé, et que l’on soumet aux chocs de boulets normalisés, dans le

cylindre de la machine Los Angeles en 500 rotations pendant 15 mn.

La granularité du matériau soumis à l’essai est choisie parmi les 6 classes granulaires :

4-6,3 mm, 6,3-10 mm, 10-14 mm, 10-25 mm, 16-31.5 mm, 25-50 mm.

La classe 10/25 mm doit contenir 60% de 10-16 mm.

La classe 16/31,5 mm doit contenir 40% de 16-25 mm.

La classe 25/50 mm doit contenir 60% de 25-40 mm.


50

La masse de la charge des boulets varie suivant les classes granulaires, comme indiqué dans le

tableau suivant :

Tableau 24: Charges des boulets correspondants à chaque classe granulaire.

Classe granulaire (mm) Masse de l’échantillon (g) Nombre de boulets

4 - 6.3

Tamis

: 5000g

7

6.3 – 10

Tamis

: 5000g

9

10 – 14

Tamis

: 5000g

11

10 – 25 Tamis

: 3000g et

Tamis

: 2000g

11

16 - 31.5 Tamis

: 2000g et

Tamis

: 3000g

12

25 – 50 Tamis

: 2000g et

Tamis

: 3000g

12

Si (M) est la masse du matériau soumis à l’essai, (m) la masse des éléments inférieurs à 1.6

mm produits au cours de l’essai, la résistance à la fragmentation par chocs s’exprime par la

quantité :

Cette quantité sans dimension est appelée, par définition, coefficient Los Angeles.

1. Tamis de : 1,6 ‒ 4 ‒ 6,3 ‒ 10 ‒ 14 ‒ 16 ‒ 20 ‒ 25mm.

2. La machine Los Angeles comporte :

Un cylindre creux en acier de 12 mm ± 0.5 mm d’épaisseur, fermé à ses deux extrémités,

ayant un diamètre inférieur à 711 mm ± 2 mm et une longueur inférieure à

508 mm. Le cylindre est supporté par deux axes horizontaux fixés à ses deux parois latérales,

mais ne pénétrant pas à l’intérieur du cylindre.


51

Une ouverture de 150 mm de largeur, sur toute la longueur du cylindre permet d’introduire

l’échantillon.

3. Charge de boulets :

La charge est constituée par des boulets sphériques en acier de 47 mm ± 1 mm de diamètre et

pesant entre 420 et 445 g en acier.

4. Un moteur assurant au tambour de la machine une vitesse de rotation régulière comprise

entre 30 et 33 tours/minute.

5. Un bac destiné à recueillir les matériaux après essai.

6. Un compte tours de type rotatif, arrêtant automatiquement le moteur au nombre de tours

voulu.

Préparation de l’échantillon pour l’essai

L’échantillon doit être préparé suivant les prescriptions de la norme NF P 18-533.

Tamiser l’échantillon à sec sur chacun des tamis de la classe granulaire choisie, en

commençant par le tamis le plus grand.

La masse de l’échantillon pour essai sera de 5000g ± 5g.


- Introduire avec précaution la charge de boulets correspondant à la classe granulaire choisie,

puis l’échantillon pour essai.

- Placer le couvercle.

- Faire effectuer à la machine 500 rotations à une vitesse régulière comprise entre 30 tr/mn et

33 tr/mn.

- Recueillir le matériau dans un bac placé sous l’appareil, en ayant soin d’amener l’ouverture

juste au dessus de ce bac, afin d’éviter les pertes de matériau.

- Tamiser le matériau contenu dans le bac sur le tamis de 1.6 mm.

- Laver le refus au tamis de 1.6 mm.

- Egoutter et sécher à l’étuve à 105°C.

- Peser ce refus une fois séché. Soit (m’) le résultat de la pesée.

Expression de résultat

Le coefficient Los Angeles est par définition, le rapport :

Ou’ : m = 5000 ‒ m’ : est la masse sèche de la fraction du matériau passant après l’essai au

tamis de 1.6mm.


52

Les résultats obtenus sont inscrits dans le tableau suivant :

Tableau 25: Mesure du coefficient Los Angeles des granulats

Nature

du

matériau

Classe

granulaire

Poids(g) Coefficient Los

Angeles LA

initial

Final > à 1.6mm

Inférieur à

1.6mm :

m=5000‒m’

15/25 10 ‒ 25 5000 3494 1506 30

8/15 10 ‒ 14 5000 3342 1658 33

8/15 6,3 ‒ 10 5000 3360 1640 33

LA<35, donc nos gravillons sont résistants aux chocs.

I.1.9. Analyse chimique du sable 0/3 de la carrière A/O

Tableau 26: Analyse chimique du sable 0/3

Désignation

de

l’échantillon

% Insoluble

%

Carbonates

CaCO3

% Chlorures

Nacl

% Gypse

CaSO4, 2H2O

Teneur en

anions de

sulfate SO4-

Sable 0/3 2.95 96.18 0.0585 Néant Néant

Ces analyses ont été effectuées au niveau du LTP Est (direction de Sétif).

A partir de ces résultats, on constate que les sables 0/3 d’ENOF Adrar Oufarnou ne sont pas

agressif pour les bétons.

L’échantillon a une forte teneur en Ca Co3, et une nulle teneur en gypse ; ils ne peuvent s’agir

que de sables calcaire.

I.1.10 Analyses chimiques des sous produits (GO, GOO)

La qualité et les caractéristiques physico-chimiques d’une matière sont liées à la composition

chimique et minéralogique de celle-ci. Pour en connaître la composition chimique, il faut

déterminer la nature et la teneur chimique de chaque minéral constituant la matière première.

Les échantillons sont analysés par fluorescence des rayons X (FX) qui est une technique

précise et rapide, qualitative et quantitative, elle permet l’identification et la détermination des

quantités des éléments contenus dans une poudre minérale. Elle est fondée sur le principe du

bombardement d’un échantillon porté à haute température (1000°C), par un rayonnement X.

Les résultats de cette analyse sont présentés dans le tableau 27 qui suit :


53

Tableau 27. Composition chimique par fluorescence X des sous-produits GO et GOO.

Oxydes % SiO2 Al2O3 Fe2O3% CaO MgO Na2O K2O TiO2 P2O5 PF

GO 80,91 11,93 0,75 0,18 0,21 0,25 3,01 0,25 0,03 1,88

GOO 96,80 1,82 0,31 0,06 0,05 0,01 0,43 0,10 0,08 0,60

Les sables GOO et GO issues du traitement de kaolin tous- venant de Tamazert possèdent des

teneures en oxydes variables, leurs teneurs en silice restent prépondérantes, elles sont de

80 ,91 et96, 80 % respectivement pour GOO et GO, leurs teneurs en chaux sont très faibles.

L’apport des sables en alumine est très élevé il est de 11,93% pour GOO et 1,82% pour GO,

cette teneur est due au fait que ces sables contiennent des argiles kaolinitiques.

I.1.11. Analyse minéralogique des sous produits (GO, GOO)

L’analyse par diffraction X réalisée à l’aide d’un diffractomètre de poudre de type Bruker et

de modèle D80, a été faite sur les sous-produits GO et GOO, dans le but de caractériser les

compositions minéralogiques des différents échantillons.

Le diagramme X de cet échantillon (figure 14) relatif au sable GOO, met en évidence une

teneur très importante et majoritaire en quartz, à des angles 2 de valeurs 21° et 27° pour la

1ière

phase et des raies à environ 2= 36,5°, 50° et 60° pour la 2ième

phase, ainsi que des

teneurs négligeables en muscovite, caractérisée par une raie à environ 2= 8,5° et le

microcline présentant une raie à environ 2=28°.

Figure 14: Diagramme DRX du sous produit GOO

GOO 0.5 - 1 mm

Lin

(Cou

nts)

2693

0

2-Theta - Scale

6 10 20 30 40 50 60

Mu

Q

Q

Q Q

Q

QQ

Q

Q

Q

Mi

Q : Quartz

Mu : Muscovite

Mi : Microcline


54

D’après le diagramme (figure 15) relatif au sous-produit GO, nous observons les raies de

réflexions d’intensités très importantes caractéristiques de la muscovite et du quartz

respectivement à des angles 2θ de valeurs 8°, 18° et 27° pour la première phase, 21° et 26,7°

pour la deuxième phase minéralogique. Ces raies montrent des teneurs relativement élevées

des deux composants. D’autres minéraux sont remarqués dans la fraction 0,1-0,5 mm de

GO, qui sont la kaolinite (raie à environ 12°) la microcline (raie à environ 27,5°) et l’albite

(raie à 28°) caractérisées par des intensités très faibles comparées à celles de la muscovite et

du quartz. Cependant, les intensités des raies du microcline sont moins négligeables

Figure 15: Diagramme DRX du sous produit GO

I.1.12. Observations microscopiques des sous-produits (GO, GOO)

Les observations microscopiques ont été faites sur les fractions granulométriques 0,1-0,5mm

et 0,5-1mm des sous-produits GO et GOO, selon les mêmes techniques. Les grains clairs, et

les impuretés colorées (noirs, rouges, jaunes et gris). La seconde consiste à observer les

échantillons précédemment sélectionnés et les observer au MEB couplé à l’EDX grâce à un

appareil d'analyse de type Oxford INCA. La microscopie électronique à balayage a été utilisée

afin d’analyser la forme et la taille des différents constituants, ainsi que leur compositions

chimiques

GO 100-500 µm

Lin

(Cou

nts)

0

10000

2-Theta - Scale

7 10 20 30 40 50 60

K

Mu

Mu

Mu

K

Q

Q

Q Q QAb

Ab K

Mi

MiG

Q: Quartz

Mu: Muscovite

K: Kaolinite

Ab: Albite

G: Goethite

Mi: Microcline


55

Figure 16: Micrographie au MEB couplé à l’EDX de grains de sable GO

a) Grains de muscovite pure, b) Grains de quartz incrusté d’hématite.

Spectre a

Spectre b

b

a

Grains de sable GO


56

Figure 17: Micrographie au MEB couplé à l’EDX de grains de sable GOO

C) Quartz pure ; d) muscovite

Spectre c

Spectre d

c d

Grains de sable GOO


57

I.1.13. Classification des granulats : selon la norme NP P 18-540 [19]

I.1.13.1. Résultats des essais effectués au laboratoire

Le tableau ci-dessous, résume les résultats de tous les essais effectués au laboratoire.

Tableau 28: Récapitulatif de tous les résultats des essais

Echantillons

Granulométrie

ES P(%) MF A LA MDE

Masses

volumiques

%>

D %<d

%<

63µm ρP ρS

Sable GO 1 / 0 75.63 / 2.1 / / / 1.37 2.6

Sable GOO 12 / 0 94.50 / 4.65 / / / 1.24 2.47

Sable 0/3 7 / 1 66.97 / 2.9 / / / 1.50 2.66

Gravier 8/15 7.5 13 / / 1.18 / 11 33 20 1.37 2.68

Gravier 15/25 0 18 / / 0.76 / 6 30 / 1.36

2.69

I.1.13.2 Caractéristiques applicables aux gravillons

Los Angeles (NF P 18-573)

Tableau 29 : Los Angeles

Catégorie VSS

LAA 30

LAB et LAC 40

LAD 50

A partir du tableau ci-dessus, on peut classer ces graviers comme suit :

8/15 en catégorie LAA.

15/25 en catégorie LAA.

Propreté (NF P 18-591)

On a Vss1.5 = 1.5% (valeur spécifiée supérieure).

P(%) 8/15 = 1.18 < 1.5 % 8/15 est propre.

P(%) 15/25 = 0.76 % <1.5 % 15/25 est propre.


58

Coefficient d'aplatissement (NF P 18-561)

Tableau 30 : Coefficient d'aplatissement

Catégorie VSS

AA 20

AB et AC 30

AD 40

A partir du tableau ci-dessus, on classera ces gravillons comme suit :

8/15 en catégorie AA

15/25 en catégorie AA

I.1.13.3 Caractéristiques applicables aux sables

Module de finesse

Tableau 31 : Module de finesse

Catégorie MF

MFA Li 1.8

Ls 3.2

e 0.6

MFB e 0.7

MFC e 0.7

MFD e 0.8

Les modules de finesse (MF) des sables 0/3, GO et GOO sont respectivement : 2.9 ; 2.1 et

4.65 alors on classera ces sables comme suit :

Sable 0/3 en catégorie MFA.

Sable GO en catégorie MFA.

Sable GOO en catégorie MFC.

Teneur en fines (f)

Tableau 32: Teneur en fines

Catégorie Passants (%) au tamis de 0.08 mm

fA LS 12 e 3 ou CV ≤ 20%

fB LS 15 e 5 ou CV ≤ 20%

fC LS 18 e 6 ou CV ≤ 20%

fD pas de spécifications mais FTP renseigne

D’après les analyses granulométriques des sables on constate que la teneur en fines des

sables 0/3, GO et GOO sont respectivement : 1 ; 0 et 0 alors on peut les classer comme suit :


59

Sable 0/3 en catégorie FA.

Sable GO en catégorie FA.

Sable GOO en catégorie FA.

Propreté de sable ou valeur de bleu (NF P 18-597 ou NF P 18-592)

Tableau 33 : Propreté de sable ou valeur de bleu

Catégorie

PS(%) Ou

VB0/D

(g)

Sable d’extraction

alluvionnaire et

marine

Autres sables

PSA Vsi 65 Vsi 60 Vss 1

PSB, PSC et PSD Vsi 60 Vsi 50

A partir du tableau ci-dessus et le tableau (Equivalent de sable) on peut classer les sables

0/3 ; GO et GOO comme suit :

Sable 0/3 en catégorie PSA.

Sable GO en catégorie PSA.

Sable GOO en catégorie PSA.

I.2. Essais sur le ciment

Le ciment utilisé est le ciment portland CPJ-CEM II A -42.5 NA 443, de AIN EL KEBIRA

Les caractéristiques chimiques et minéralogiques sont données dans le tableau de l’annexe.

I.2.1. Détermination des masses volumiques apparente et absolue

La détermination des masses volumiques d’un ciment nécessite de mesurer la masse d’un

échantillon, le volume apparent correspondant et le volume absolu correspondant, puis

d’établir les rapports nécessaire.

Détermination de la masse volumique apparente: EN 459-2

Définition:

La masse volumique apparente du ciment désigne le rapport entre la masse du ciment et le

volume apparent correspondant.

Matériel nécessaire :

- Un récipient de volume connu.

- Une règle à araser métallique.

- Un entonnoir porté par un trépied, muni d’une passoire et d’un opercule mobile.

- Une balance.


60

Mode opératoire :

On utilise un entonnoir porté par un trépied, muni d’une passoire et d’un opercule mobile,

placé au-dessus d’un récipient de volume V connu.

- placer l’entonnoir au-dessus du centre du récipient calibré et fermer l’opercule.

- Verser une petite quantité de ciment sur la passoire et la faire descendre dans l’entonnoir à

l’aide d’une spatule.

- Ouvrir l’opercule (le ciment tombe dans la mesure de volume V connu, et refermer

l’opercule quand l’entonnoir est vide (tout le ciment s’est écoulé).

- Recommencer avec de nouvelles quantités de ciment, jusqu’à ce qu’il y ait débordement.

- Araser à la règle.

- Peser le contenu (la masse du ciment contenu dans le récipient), soit M.

- Calculer la masse volumique apparente du ciment :

- reprendre l’essai 03 fois.

Mrec: la masse du récipient vide qui est égale à 486g.

M’: la masse du récipient plein.

V: volume du récipient qui égal à 1020 cm3

Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau suivant :

Tableau 34: Mesure de la masse volumique apparente (ρcp) du ciment (CPJ CEM 2 42,5

MPa)

Echantillon

M’

(g)

M’‒Mrec=M

(g)

Masse

volumique

apparente ρcp (g/cm

3)

ρcp moyenne

(g/cm3)

Ciment

Ech.1 1586 1100 1.08

1.07 Ech.2 1596 1110 1.09

Ech.3 1562 1076 1.05

Détermination de la masse volumique absolue : EN196-60

Définition

La masse volumique absolue du ciment désigne le rapport entre la masse du ciment et le

volume absolu correspondant.

Matériel nécessaire :

- Un Densimètre « Le Chatelier ».

- Une balance.


61

Mode opératoire :

La méthode du voluménomètre (ou densimètre) Le chatelier est la plus pratique et c’est celle

que nous utiliserons.

Il s’agit d’un récipient composé d’un ballon surmonté d’un renflement (de 20 cm3 environs)

puis d’un col étroit gradué.

- Introduire le pétrole (ou le toluène, ou bien l’essence…etc.) jusqu’au niveau V1 voisin de 0.

- Noter V1.

- Peser le tout M1.

- Introduire le ciment (env. 60g), pour faire augmenter ce volume approximativement de 20

ml.

- Chasser les bulles d’air. Noter V2.

- Le ciment doit être introduit très lentement en vérifiant tout au long de son introduction qu’il

ne se bloque pas dans le tube du voluménomètre ou de l’entonnoir en verre placé à

l’embouchure du tube.

- Peser le tout : M2.

- Calculer la masse volumique absolue du ciment :

- Reprendre l’essai (effectuer 03 mesures).

Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau suivant :

Tableau 35: Mesure de la masse volumique absolue (ρcs) du ciment (CPJ CEM 2 42,5

MPa)

Echantillon

M1

(g)

M2

(g)

V2‒V1

(g/cm3)

Masse

volumique

apparente

ρcs (g/cm3)

ρcs moyenne

(g/cm3)

Ciment

Ech.1 348.37 408.13 19 3.14

3.1 Ech.2 348.21 408.76 19.5 3.11

Ech.3 347.94 408.92 20 3.05

I.2.2. Essais sur la pâte de ciment durcissante

I.2.2.1. Essai de prise (Mesure des temps de début et de fin de prise) : EN 196-3 [15]

Définition

Par addition d’eau en quantité convenable donne formation d’une pâte plastique qui se

solidifie au bout d’un temps. Le nom de prise est donné à la phase de cristallisation.


62

Objectif de l’essai

L’objectif de l’essai est de déterminer le temps de début de prise et de la fin de prise d’un

ciment.

Principe d’essai

L’essai consiste à suivre l’évolution de la consistance d’une pâte de consistance normalisée ;

l’appareil utilisé de Vicat équipé d’une aiguille de 1.13 mm de diamètre, quand sous l’effet

d’une charge de 300 g, l’aiguille s’arrête à une distance d du fond du moule telle que ;

d=4 mm ± 1 mm.

On dit que le début de prise est atteint, ce moment, mesuré à partir du de malaxage, est appelé

« temps de début de prise ».

Le « temps de fin de prise » est celui au bout duquel l’aiguille ne s’enfonce plus que de

0,5mm.


Une salle climatisée. L’essai doit se dérouler dans une salle dont la température est de

20 ℃ ±1℃ et dont l’humidité est relative soit supérieure à 90 %.

Un malaxeur normalisé décrit dans la norme EN 196-1. Ce malaxeur est muni d’une

cuve de 5 litres de contenance et d’une pale de malaxage pouvant tourner à 2 vitesses

(dites lentes et rapide) ; 140 et285 tr/mn.

Un appareil de Vicat équipé d’une aiguille de 1.13 mm.

Un moule tronconique de 40 mm de hauteur et de 70 à 80 mm de diamètre, avec un

palaque en verre servant à supporter le moule.

Une balance permet de peser à 1 g prés.

Une truelle.

Un chronomètre.


Le mode opératoire de l’essai est fixé par la norme EN 196-3. Il s’agit de confectionner une

pâte de consistance normalisée ; soit 400 g de ciment sont pesés et introduits dans la cuve du

malaxeur.la quantité d’eau choisie est de 100 g, elle est ajoutée au ciment en temps compris

entre 5 et 10 secondes (auquel cas E /C=0 .25).

Mettre immédiatement le malaxeur en marche à vitesses lente pendant 90s. Arrêter la machine

pendant 15s et ramener, dans la gâchée, avec une petite truelle, la pâte adhérant à la cuve et

se trouvant au de la zone de malaxage. Remettre la machine en route pour une durée de 90s à

vitesse lente.


63

Ces opérations de malaxage sont récapitulées dans le tableau ci dessous :

Tableau 36 : Opérations de malaxage de la pate de ciment

Le temps zéro est celui où l’eau a fini d’être ajoutée au ciment dans la cuve du malaxeur. La

pâte une fois malaxée est alors rapidement introduite dans le moule tronconique posé sur une

plaque en verre, sans tassement ni vibration excessif ; il faut enlever l’excès de la pâte par un

mouvement de va-et-vient effectué avec une truelle maintenue perpendiculairement à la

surface du moule ; puis l’ensemble est placé sur la platine de l’appareil de Vicat.

L’aiguille est amenée à la surface de l’échantillon est relâchée sans vitesse initiale.

Après 30 secondes d’attente, on mesure la distance « d » séparant l’extrémité de l’aiguille de

la plaque de base, et on note l’heure.

On répète l’opération à intervalles de temps convenablement espacés.

Après chaque essai de pénétration, l’aiguille doit être remontée et nettoyée.

Figure 18: Schéma d’essais de consistance normale et de prise

Résultats obtenus

Tableau 37 : temps de début et de fin de prise.

Temps de début de prise 2 heures 7 minutes (2h 07’)

Temps de fin de prise 4 heures et 27 minute (4h 27’)

Opérations

Introduction

du ciment

Introduction

De l’eau

Raclage de

la cuve

Durée des

opérations

5 à 10s 90s 15s 90s

Etat du

malaxeur

Arrêt

Arrêt

Vitesse

lente

Arrêt

Vitesse

lente


64


Le début de prise se manifeste après 2h 7’. Ce ciment est donc classé en catégorie des liants à

prise lente.

I.2.2.2. Détermination de la stabilité par l’essai Le Chatelier : EN 196-3 [15]

Définition

Il s’agit de déterminer dans quelle mesure le mortier fabriqué avec un liant hydraulique

déterminé réagit sous l’effet des corps susceptible de provoquer son expansion.


Les essais d’expansion, à froid ou à chaud, ont pour but de déterminer la stabilité aux

expansifs des liant hydrauliques.

Il s’agit 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 sont responsables de cette augmentation de volume. La teneur en sulfate est aussi

responsable.


La réaction d’hydratation est accélérée par un traitement thermique de la pâte, de façon à

pouvoir constater l’expansion éventuelle du ciment dans un délai très court.


Un malaxeur normalisé.

Moules en laiton élastique de 0.5mm d’épaisseur ; deux aiguille soudé de part et

d’autre. Si le matériau placé dans le moule gonfle (augmentation de volume de la

pâte) ; l’extrémité des aiguilles s’écarte. Ces moules sont appelés « appareil Le

Chatelier ».

Un bain d’eau muni d’un moyen de chauffage, dans lequel il est possible d’immerger

les éprouvettes et de porter la température de l’eau de 20 °C ± 2 °C jusqu’à ébullition

en 30min±5mn.

Une salle ou une armoire humide maintenue à une température de 20 °C ± 1 °C et a au

moins 98% d’humidité relative.


Le mode opératoire est décrit par la norme EN196-3.

Il faut confectionner une pâte de consistance normalisée, (voir §), à l’aide d’un malaxeur

normalisé ; avec ciment=200g ; eau=50g ; E/C=0.25.


65

Cette pate sera introduite dans trois (03) moules, en les posant sur une plaque en verre ;

recouvrir d’une autre plaque de verre. Ces moules sont conservés 24 h dans la salle ou

l’armoire humide. Au bout de ce temps il convient de mesurer l’écartement A entre les

pointes des aiguilles (voir figure). Après prise les moules sont alors entreposés dans le bain

d’eau à 20℃ qui doit être portés à ébullition en 30min±5mn. Ce bain sera maintenu à la

température d’ébullition pendant 3 ± 5 mn.

Soit C l’écartement des aiguilles lorsque le moule, après refroidissement, est revenu à la

température est revenu à la température de 20℃.

La stabilité est caractérisée par valeur C-A exprimée en mm à 0,5mm prés :

Stabilité(ST)=(C-A) ± 0 ,5mm.

Figure 19: Mesure d’écartements

Résultats obtenus

Les résultats obtenus à partir de cet essai, sont les suivants :

Tableau 38: Mesure de la stabilité du ciment

N° du moule Mesure N°1 :

A (mm)

Mesure N°3 :

C (mm)

Stabilité(ST) :

C-A (mm)

1 6.4 7.01 0.61

2 3.6 5 1.4

3 5.5 5.85 0.35


66

On prend la valeur moyenne des gonflements des 3 moules :

ST = 0.79 ± 0.5 mm.

D’après la norme, le gonflement ou l’expansion devront être inférieur à 10mm, pour toutes

les classes de ciments, et c’est le cas dans notre ciment étudié.


On a obtenu une stabilité égale à 0.79 ± 0,5 mm, qui est inférieur à 10mm ; ce qui nous laisse

dire que notre ciment est à une stabilité très acceptable. Les teneurs en MgO et SO3 sont

optimales, les retraits à mesurer sur les mortiers ne seront pas influencés par l’expansion de

ciment.

Chapitre II Etude de formulation des mortiers et bétons

67

II.1. Essais sur les mortiers

Le mortier est un des matériaux de construction, qui contient du ciment, de l’eau, du sable, et

éventuellement des adjuvants. Il peut être très différent l’un à l’autre selon la nature et les

pourcentages des constituants, le malaxage et la mise en œuvre.

II.1.1. Matériaux utilisés

Le ciment

Le ciment utilisé est le ciment portland CPJ-CEM II A - 42.5 NA 443, de AIN EL KEBIRA

(voir annexe A)

L’eau de gâchage

L’eau utilisée est l’eau potable de robinet de la ville de Bejaia.

Les sables :

Les sables utilisés sont :

- Le sable de carrière : sable 0/3 d’ENOF Adrar Oufarnou (sable témoin).

- Les sables (GO ; GOO) issu de traitement du kaolin de gisement Tamazert (Jijel) qui sont

passés au tamis de 100µm pour enlever les fines argileuses.

II.1.2. Essai de retrait [15] et [20]

II.1.2.1. Mesure du retrait sur éprouvettes de mortier : NF P 15-433

Les déformations différées que subirent les matériaux, bien que non chargé, débutent dès

l’instant de sa mise en place et continuent tout au long de sa durée de vie. Ce phénomène, très

complexe, fera l’objet d’une étude sur le retrait du mortier.


L’essai de retrait consiste à mesurer, en fonction du temps, la variation de longueur que

provoque le ciment utilisé sur des éprouvettes prismatiques de dimensions (4×4×16 cm) de

mortier conservée dans l’air.


On compare, à différents temps t, la variation de longueur de l’éprouvette (4×4×16cm), par

rapport à sa longueur à un instant t0 prise pour l’origine.


Il est décrit dans la norme NF P 15-433.

-Une salle maintenue à une température de 20°C ± 2°C et à une humidité relative supérieure

ou égale à 50% ; Un malaxeur normalisé.

Remarque: Nous disposons d’un laboratoire maintenu à une température de 30°C ± 2°C et à

une humidité relative supérieure ou égale à 70%.


68

-Des moules normalisée, permettant de réaliser trois(03) éprouvettes prismatique de section

carrée 4 cm × 4 cm et de longueur 16 cm (ces éprouvettes sont appelées« éprouvettes 4×4×

16 ») équipé de plots de retraits en laiton. Les plots sont vissés au moule au moment de la

mise en place du mortier, ces derniers sont mis en place au centre de chaque face latérale de

façon constituer une base de mesure pour le comparateur, puis désolidarisés du moule avant le

démoulage. Après durcissement, les éprouvettes 4×4×16 sont donc munies à leurs deux

extrémités de plots.

-Un appareil à chocs, permettant d’appliquer 60 chocs aux moules en les faisant chuter d’une

hauteur de 15 mm ± 0.3mm à la fréquence d’une chute par seconde pendant 60 s.

- Un appareil servant à mesurer le retrait des éprouvettes comporte deux palpeurs munis d’une

bille d’un diamètre compris entre 6 et 7mm ; c’est ce qu’on appelle déforrmètre équipé aussi

d’un comparateur permettant de réaliser des mesures avec une exactitude inférieure ou égale à

0,00(mm. Une tige de 160 mm de longueur doit permettre de régler le zéro du défomètre.

Cette tige est en métal Invar de façon à ce que les variations de température qu’elle peut

connaître au cours de la manipulation n’entraînent pas de modification appréciable de sa

longueur.

Composition du mortier

Le mortier normal se compose en masse ; d’une partie du ciment, de trois (03) parties de

sable et d’une demi-partie d’eau. (E/C=0,5).

La masse des constituants nécessaires aux essais est déterminée en fonction de l’éprouvette

(ou des éprouvettes) à préparer ; elle est pesée avec une précision de 0,5%.

Dosage ou pesée des constituants

Dans le cas de la préparation d’une série de trois éprouvettes (40×40×160) mm, les quantités

sont respectivement les suivantes :

-Sable 1350 ± 5g.

-Ciment 450 ± 2g.

-Eau 225 ± 1g.

Le rapport E/C d’un tel mortier est donc 0,5.

Dans notre cas on prépare 3 séries d’éprouvettes confectionnées avec les sables suivants :

-Une série avec le sable 0/3 de la carrière ENOF A/O.

-Une série avec le sable GO du gisement Tamazert (Jijel).

-Une série avec le sable GOO du gisement Tamazert (Jijel).


69


Préparation des mortiers

On mélange à l’aide d’un malaxeur normalisé la composition d’un mortier pendant 4 minutes

conformément aux prescriptions de la norme :

- Introduire l’eau en premier dans la cuve du malaxeur ; y verser ensuite le ciment ; mettre le

malaxeur en marche à vitesse lente.

- Après 30 s de malaxage, introduire régulièrement le sable pendant les 30 s suivants.

Mettre alors le malaxeur à sa vitesse rapide et continuer le malaxage pendant 30s

supplémentaires.

- Arrêter le malaxeur pendant 1 min 30s. Pendant les 15 premières secondes enlever au moyen

d’une raclette tout le mortier adhérant aux parois et au fond du récipient en le repoussant vers

le milieu de celui-ci.

- Reprendre ensuite le malaxage à grande vitesse pendant 60 s.

Tableau 39: Opérations de malaxage du mortier normal

Opération Introduction de

l’eau et du ciment Introduction

du sable Raclage

de la cuve

Durée - 30 30 30 15 1min

15s

60

Etat du malaxeur

Arrêt Vitesse lente Vitesse rapide

Arrêt Vitesse rapide

Moulage des éprouvettes

Après avoir préparé les mortiers, les éprouvettes sont moulées au moyen de l’appareil à chocs.

On remplit un moule, le serrage du mortier dans ce moule est obtenu en introduisant le

mortier en deux fois et en appliquant au moule 60 chocs à chaque fois avec une table à choc.

Après ; le moule est arasé et entreposé dans la salle.

Conservation des éprouvettes

Les éprouvettes, une fois démoulées (entre 20 h et 24 h après le début du malaxage), sont

pesées, puis marquées. Elles sont disposées de manière à ce que chacune d’elles soit distante

des voisines d’au moins 1 cm, et qu’elles soient entourées d’air sur toutes les faces.

Les éprouvettes sont conservées dans une salle dans laquelle l’air est en permanence (la

vitesse de l’air n’excède pas 0.5 m/s) à une température de (20 ± 2) °C et à une humidité

relative de (50 ± 5)%.


70

Epoque des mesures

Les mesures, effectuées sur les trois éprouvettes pour chaque série, ont lieu aux temps

suivants : 1er

jour (au démoulage), 3ème

, 7ème

, 14ème

, 21ème

et 28jours.

Mesure des variations de longueur

Avant chaque série de mesure, l’appareil est étalonné avec une tige de métal de longueur

L= 160mm, et dont les extrémités reproduisent la forme des plots de l’éprouvette.

Au moment de la mesure, le comparateur est mis à zéro sur la tige.

Soit : dl(t) : la valeur lue sur le comparateur au temps t

l : la longueur au temps considéré : l=L‒ dl(t).

La variation relative de longueur est généralement désignée par ɛ et a pour expression :

Remarque :

-dl(t) est obtenue en faisant la moyenne sur les trois (03) éprouvettes issues du même moule.

-Comme on parle de retrait, c'est-à-dire les éprouvettes sont conservées dans l’air ; alors dl(t)

est négatif.

Résultats obtenus :

Les résultats de la variation du retrait obtenus jusqu’à 28 jours aux temps suivant :

24 heures, 3éme

, 7ème

, 14ème

, 21ème

, 28ème

jour des trois (03) mortiers (mortier avec sable A/O

(mortier témoin) ; GO ; GOO) sont représenté dans les tableaux de l’annexe B, et schématisés

par la courbe suivante :

Figure 20: Variation des retraits des mortiers

9

9,5

10

10,5

11

11,5

12

12,5

13

1 2 3 4 5 6Déf

orm

ati

on

lo

ng

étu

din

ale

Dl/

L×

10

-3

(mm

/m)

Age (Jours)

Evolution des retraits des mortiers en fonction du temps

M A/O

M GO

M GOO


71

Figure 21: Photos illustratives des mortiers

Interprétation des résultats :

On sait que la réaction d’hydratation s’accompagne d’une réduction de volume appelée

contraction. L’eau qui s’évapore d’un mortier conservé à l’air libre provoque du retrait, qui

est la conséquence de la perte d’eau, lorsque cette eau se retire du matériau, une contraction se

produit automatiquement.

Les résultats présentés sur la figure 20 montrent un comportement de contraction des

éprouvettes de mortiers à différents âges, changement volumétrique se produisent après la

prise. La variation de retrait des éprouvettes des mortiers des trois sables ont presque la

même allure (les courbes représentatives ont un comportement identique, même évolution).

On remarque bien que le retrait augmente en fonction du temps, ceci est dû principalement à

l’évaporation de l’eau non utilisé dans le processus d’hydratation (phénomène appelé

séchage) et à l’absorption de l’eau des pores capillaires due à l’hydratation du ciment non

encore hydraté. Si on compare les retraits des trois mortiers, on remarque bien que les retraits

des mortiers GOO et GO sont plus élevés de ceux du mortier A/O. Et cela est lié à la qualité

des sables, plus précisément à la teneur en fines tel que les sables GOO et GO sont dépourvus

de fines (0-1 %<80µm) par rapport au sable témoin A/O (4%<80µm), donc l’eau de gâchage

est absorbé seulement par le ciment qui après prise s’accompagne d’une évaporation d’eau

importante et par conséquent un grand retrait. On peut dire également que la porosité (vides

importants) du mortier GOO favorise les contractions et les retraits du mortier.

II.1.2.2. Mesure de variation de masses des mortiers

Définition

En plus du retrait on désire mesurer la variation de masse, pesée à 0,1g pour chaque série

d’éprouvettes.

Eventuellement, la masse de l’éprouvette est déterminée à chacun des temps où est effectuée

une mesure de longueur. La différence entre cette valeur et la masse au démoulage, exprimée

en pourcentage de cette dernière, représente la perte de masse au retrait.


72


Avec : variation de masse par rapport à la mesure au moment du d émoulage.

M= masse de l’éprouvette au moment du démoulage.

Résultats obtenus

Les résultats obtenus, sont donnés dans les tableaux de l’annexe C, et représentés par le

courbe ci-dessous :

Figure 22: Variation des masses des mortiers

Interprétation et discussion

On sait que le retrait s’accompagne systématiquement d’une diminution ou d’une perte de

masse. Les résultats de la figure 22 montrent une augmentation de la perte de masse des

éprouvettes des trois types de mortier en fonction du temps, et que les courbes ont la même

évolution dans le temps (même allure). Cette perte est due au phénomène de séchage qui se

traduit par l’évaporation de l’eau. On remarque bien que le mortier GOO a une perte de masse

moins importante par rapport aux autres mortiers. Cela peut s’expliquer peut être par la

quantité d’eau perdue moins importante que les autres mortiers malgré qu’il ait un retrait plus

grand qui est dû au faite à la porosité du mortier.

II.2. Etude de formulation des bétons

Le problème de la formulation des bétons s’est renouvelé en profondeur au cours de ces

dernières années, principalement du fait de l’utilisation croissante et souvent conjointe des

plastifiants et des super plastifiants, d’une part, des additions d’autre part.

4

4,5

5

5,5

6

1 2 3 4 5

Perte

de m

ass

e D

M/M

(%

)

Age (Jours)

Variation des masses des mortiers en fonction du temps

M A/O

M GO

M GOO


73

La formulation d’un béton consiste à sélectionner les constituants, puis à optimiser leurs

proportions ; car l’objectif de toutes les méthodes de formulation des bétons est de déterminer

la combinaison de matériaux à utiliser pour produire le béton qui aura les propriétés désirées

et qui sera le plus économique possible.

Formuler un béton consiste à choisir la qualité et la quantité des constituants en fonction des

caractéristiques de l’ouvrage.

Dans tous les cas, le but recherché est de réaliser le meilleur béton, au meilleur prix, et une

meilleure sécurité.

II.2.1. Composition du béton

L’étude d’une composition de béton consiste presque toujours, à rechercher la consistance, la

durabilité et la résistance à la compression ; or la résistance et l’ouvrabilité sont deux qualités

liées l’une à l’autre, quant aux facteurs dont elles dépendent varient en sens inverse comme

indiqué le tableau ci-dessous :

Tableau 40: Qualités de divers paramètres en fonction soit de l’ouvrabilité, soit de la

résistance recherchée pour un béton.

Facteurs de composition du

béton

Pour une bonne ouvrabilité Pour une bonne résistance

Finesse du sable Plutôt fin Plutôt grossier

Rapport G/S (gravier/Sable) A diminuer A augmenter

Dosage en eau A augmenter A diminuer

Granularité Continue préférable Discontinue, légèrement

préférable

Dimension maximale des

granulats

Plutôt petite Plutôt forte

II.2.2. Matériaux utilisés

(Voir § II.1.1), en ajoutant les granulats suivants :

8/15 et 15/25 de la carrière ENOF A/O.

II.2.3. Méthodes de composition de béton

Pour déterminer la composition des bétons à mettre à en œuvre, il existe plusieurs méthodes,

telles que :

Méthode de BOLOMEY.

Méthode de VALLTTE.

Méthode de FAURY.


74

Méthode de DREUX-GORISSE.

Méthode de JOISEL.

Méthode des VOLUMES ABSOLUS.

Méthode de BARON-LESAGE.

Dans ce qui suit, nous n’allons exposer qu’une seule méthode : la Méthode de DREUX-

GORISSE ; celle qu’on a utilisé pour la détermination des dosages de nos bétons.

II.2.4. Méthode de Dreux-Gorisse [21]

Cette méthode à l’avantage d’être issue de nombreuses formulations ayant été testée sur

chantier, et ayant donné satisfaction. Elle est d’autre part rapide et très simple d’utilisation

puisqu’elle ne demande que de connaître les courbes granulométriques sur un graphique du

type normalisé AFNOR qui comporte en abscisse une graduation logarithmique ; ce qui

présente l’avantage d’une graduation équidistante en modules successifs ; Outre l’intérêt que

présente l’utilisation d’un graphique normalisé, cette échelle linéaire en module a l’avantage

de la simplicité d’établissement.

1) Détermination de la composition du béton avec sable de la carrière (0/3) ENOF A/O

(Béton témoin).

Sur le graphique semi-logarithmique on trace les courbes granulométriques des granulats 0/3,

8/15 et 15/25.

Tracé de la courbe granulaire de référence :

La composition granulométrique optimale est représentée par une ligne brisée OAB, cette

courbe nous permet de déterminer les différents pourcentages (%) des granulats entrants dans

la composition du béton.

Coordonnées des points O, A et B :

Le point O :

- abscisse : 0,063 mm

- ordonnée : 0%

Le point B :

A l’ordonnée 100% correspond à la dimension D du plus gros granulat.

-abscisse : 25mm

-ordonnée : 100%

Le point A :

(Point de brisure), a des coordonnées ainsi définies :

-En abscisse :

Si D≤ 20mm ; l’abscisse est D/2.


75

SI D>20mm ; l’abscisse est située au milieu du segment délimité par D et par le tamis de

maille 5mm.

Dans notre cas : D>20mm (D=25mm).

Alors l’abscisse du point A est située au milieu du segment délimité par 25mm et par le tamis

de 5mm ; donc entre les tamis de mailles 10mm et 12,5mm.

-En ordonnée :

.

K : un terme correcteur qui dépend du dosage en ciment, de l’efficacité du serrage, de la

forme des granulats, et également du module de finesse. Les valeurs de K sont indiquées dans

le tableau suivant :

Tableau 41: Valeurs de K

Vibration Faible Normale Puissante

Forme des granulats (du sable en particulier)

Roulé Concassé Roulé Concassé Roulé Concassé

Dosage

en

Ciment

400 + Fluid - 2 0 - 4 - 2 - 6 - 4

400 0 + 2 - 2 0 - 4 - 2

350 + 2 + 4 0 + 2 - 2 0

300 + 4 + 6 + 2 + 4 0 + 2

250 + 6 + 8 + 4 + 6 + 2 + 4

200 + 8 + 10 + 6 + 8 + 4 + 6

Une correction supplémentaire Ks peut être affectée sur K si le module de finesse du sable est

fort (sable grossier) de façon à relever le point A, ce qui correspond à majorer le dosage en

sable et vice versa.

Ks=6MF‒15 (MF étant le module de finesse du sable qui peut varier de 2 à 3 avec une valeur

optimale de l’ordre de 2,5 pour laquelle la correction préconisée est alors nulle).

Dans notre cas : -dosage en ciment=350 Kg/m3.

-Vibration normale.

-Granulats concassés.

Donc, K=+2.

MF=2,9 ; donc on aura une correction ;

Ks=6MF‒15=2,4. D’où ; y=50‒5+2+3=50%.


76

La courbe granulaire de référence est tracée sur le même graphique que les courbes

granulométriques des granulats voir la Figure 23

Reste à savoir les proportions des gravillons et de sable.

On trace, alors les lignes de partage entre chacun des granulats, en joignant le point à 95% de

la courbe granulaire du premier, au point de 5% de la courbe granulaire suivante et ainsi de

suite.

On lira alors sur la courbe de référence, au point de croisement avec les lignes de partage, le

pourcentage de chacun des granulats 15/25, 8/15 et 0/3 ; qui sont respectivement : 34%, 24%

et 42% (voir figure 23).

Tracé de la courbe représentative du mélange des granulats :

Les valeurs des tamisats (en%) de la courbe de mélange, sont calculées à partir des analyses

granulométriques des granulats et des pourcentages de ces derniers, obtenus précédemment.

Ces valeurs des tamisats sont données par le tableau suivant :

Tableau 42: Valeurs des tamisats (%) de la courbe de mélange avec sable de la carrière

ENOF A/O.

Tamis

(mm)

Tamisats

(%)

S 0/3

Tamisats

(%)

G1 (8/15)

Tamisats

(%)

G2 (15/25)

Tamisats

(%)

0.41 S +0.27 G1+0.32 G2

25 100 100 100 100

20 100 100 75 92

16 100 98 20 74

14 100 87 6 66

12,5 100 68 2 60

10 100 31 1 50

8 100 13 0 45

6,3 100 3 0 42

5 100 1 0 41

4 97 1 0 40

2,5 81 1 0 33

1,25 52 0 0 21

0,63 35 0 0 14

0.315 22 0 0 9

0.16 13 0 0 5

0,08 4 0 0 2

0,063 1 0 0 0


77

Après le tracé de la courbe de mélange (voir figure 23), on remarque que cette dernière

s’approche bien de la courbe de référence (elles sont presque confondues) ; donc la

granulométrie du mélange est bonne.

Figure 23: Composition de béton avec sable 0/3 de la carrière ENOF A/O

Dosage en ciment

Le dosage en ciment le plus courant pour un béton de qualité est en général de 350 Kg/m3.

Nous allons donc, adopter cette valeur pour que nos résultats couvrent les cas les plus

courants de la pratique ;

Dosage en eau :

Connaissant le dosage en ciment (C= 350 Kg/m3), et fixant un rapport d’eau sur ciment

E/C=0,5. On peut déterminer la quantité d’eau à utiliser pour 1m3 de béton.

E/C=0, 5 E= 175 Kg/m 3.

Dosage des granulats:

Calcul du coefficient de compacité (γ) :

Courbe granulométrique

Courbe de référence

Lignes de partage

Courbe du mélange


78

Définition :

Le coefficient de compacité γ est le rapport d’un mètre cube du volume absolu des matières

solides (ciment et granulats) réellement contenues dans un mètre cube de béton frais.

γ = Vm/100.

Avec :

Vm : Volume absolu des gravillons.

Vm= VG +VS+VC (litres).

VG : Volume des gravillons.

VS : Volume du sable.

VC : Volume du ciment.

Les valeurs du coefficient de compacité (γ) sont données dans le tableau ci-dessous :

Tableau 43: Valeurs du coefficient de compacité

Consistance Serrage

Coefficient de compacité(γ)

D=5 D=10 D=12.5 D=20 D=31.5 D=50 D=80

Molle

Piquage 0.750 0.780 0.795 0.805 0.810 0.815 0.820

Vibration faible 0755 0.785 0.800 0.810 0.815 0.820 0.825

Vibration normale 0.760 0.790 0.805 0.815 0.820 0.825 0.830

Plastique

Piquage 0.760 0.790 0.805 0.815 0.820 0.825 0.830

Vibration faible 0.765 0.795 0.810 0.820 0.825 0.830 0.835


Vibration puissante 0.775 0.805 0.820 0.830 0.835 0.840 0.845

Ferme

Vibration faible 0.775 0.805 0.820 0.830 0.835 0.840 0.845


Vibration puissante 0.785 0.815 0.830 0.840 0.845 0.850 0.855

Ces valeurs sont convenables pour les granulats roulés sinon il conviendra d’apporter les

corrections suivantes :

- sable roulé et gravier concassé = ‒ 0. 01.

- sable et gravier concassé = ‒ 0. 03.

D’après ce dernier tableau, on détermine γ comme suit :

Pour D =20 mm γ = 0,825

Pour D = 25 mm γ = ?

Pour D = 31,5 mm γ = 0,830

Et ça, pour une consistance plastique et un serrage de vibration normale.

Donc, on aura γ= 0,827 pour D= 25mm


79

Nos sables et graviers sont concassés, donc on apporte une correction à γ.

D’où, γcorr= 0,827‒0,03= 0,797.

Volumes absolus des constituants solides :

-Volume total absolu : Vm = 1000×γ= 797 litres.

-Volume absolu du ciment: Vmc = 350/3.1= 113 litres (en admettant une mase spécifique de

3,1 pour les grains de ciment, valeur moyenne habituellement admise).

-Volume absolu des trois (03) granulat utilisés : VG +VS = 797‒113= 684 litres.

Alors les volumes absolus des constituants sont les suivant :

-Volume absolu du gravier 15/25 684 ×0,34= 232,56 litres.


-Volume absolu du sable 0/3 684 ×0,42= 287,28 litres.

-Volume absolu du ciment 113 litres

Total= 797

Dosage des granulats et de ciment en (Kg/m3) :

On obtient ces dosages, en multipliant le volume absolu de chaque granulat par sa masse

volumique absolue (ρs).

-Gravier 15/25 232,56 × 2,69 =625,59 Kg/m3

-Gravier 8/15 164,16 × 2,68= 439,95 Kg/m3

-Sable 0/3 A/O 287,28 × 2,66 =764,16 Kg/m3

-Ciment 113 × 3,1 =350 Kg/m3

-Eau 175 Kg/m3.

Influence du rapport G/S :

Pour garantir une bonne résistance pour le béton, Dreux recommande d’avoir un rapport (en

masse) de G/S (Gravier/Sable) voisin de 2.

Calcul de G/S:

G/S = (329, 96 + 735, 98) / 752, 67= 1, 39 < 2.

Alors, on va essayer de modifier les pourcentages précédents de façon à avoir un rapport de

G/S voisin de 2.

Après plusieurs essais de calcul, on choisit les pourcentages suivant :

-Gravier 15/25 40%

-Gravier 8/15 26%

-Sable 0/3 34%

On calculera ensuite le rapport G/S :


80

-Gravier 15/25 684×0, 40× 2, 69 =735, 98 Kg/m3

-Gravier 8/15 684×0, 26× 2, 68= 476, 61 Kg/m3

-Sable 0/3 A/O 684 ×0, 34× 2, 66 =618, 60 Kg/m3

G/S = (735, 98+458, 28) / 627, 22= 1, 96 ≈ 2.

Récapitulation de la composition du béton

-Gravier 15/25 735,98 Kg/m3.

-Gravier 8/15 476,61 Kg/m3.

-Sable 0/3 A/O 618,60 Kg/m3.

-Ciment 350 Kg/m3.

-Eau 175 Kg/m3.

Densité théorique du béton frais (D0)

La densité théorique du béton frais est égale à la somme des densités de tous les constituants du

béton (eau, ciment, sable, graviers 8/15, graviers 15/25).

D0=175+350+735,98+476,61+618,60 = 2356,19 Kg/m3.

Tableau 44: Récapitulatif de la composition du béton avec sable de la carrière ENOF A/O.

Composant % des granulats

Volume absolu

des composants

(litres) ρs (g/m

3)

Dosage des

composants

(Kg/m3)

Eau

Ciment

Sable 0/3

Gravier 8/15

Gravier 15/25

-

-

34

24

40

175.00

113.00

232.56

177.84

273.6

1

3.1

2.66

2.68

2.69

175

350

618.60

476.61

735.98

2) Détermination de la composition du béton avec sable GO du gisement Tmazert (Jijel)

Sur le graphique semi-logarithmique on trace les courbes granulométriques des granulats GO,

8/15 et 15/25.


Les Coordonnées des points O, A et B sont :

Le point O :


- ordonnée : 0%

Le point B :

-abscisse : 25mm

-ordonnée : 100%


81

Le point A :

-En abscisse :

D>20mm ; l’abscisse est située au milieu du segment délimité par D=25mm et par le tamis de

maille 5mm (entre 10mm et 12,5mm).

-En ordonnée :

D’après le tableau : K=+2.

MF(GO) =2,1 ; donc il n’y aura pas de correction pour K.

D’où ; y=50‒5+2=47%.

Après avoir tracé les courbes granulométriques des granulats (15/25, 8/15, et GO), la courbe

de référence et les lignes de partage (voir figure 24), on a les pourcentages suivants :

-Gravier 15/25 ………………… 37%.

-Gravier 8/15 ………………….. 25%.

-Sable GO …………………….. 38%.


Les valeurs des tamisâts (en%) de la courbe de mélange, sont calculées à partir des analyses

granulométriques des granulats (du sable GO, gravier 8/15 et gravier 15/25) et des

pourcentages de ces derniers, obtenus précédemment.

Ces valeurs des tamisâts sont données par le tableau suivant :

Tableau 45: Valeurs des tamisâts (%) de la courbe de mélange avec sable GO du gisement

Tamazert (Jijel).

Tamis

(mm)

Tamisâts

(%)

S (GO)

Tamisâts

(%)

G1 (8/15)

Tamisâts

(%)

G2 (15/25)

Tamisâts

(%)

0.41 S +0.27 G1+0.32 G2

25 100 100 100 100

20 100 100 75 92

16 100 98 20 74

14 100 87 6 66

12,5 100 68 2 60

10 100 31 1 50

8 100 13 0 45

6,3 100 3 0 42

5 100 1 0 41

4 100 1 0 41

2,5 99 1 0 41

1,25 82 0 0 37


82

0,63 55 0 0 23

0.315 32 0 0 13

0.16 12 0 0 5

0,08 1 0 0 0

0,063 0 0 0 0

Après le tracé de la courbe de mélange (voir figure 24), on remarque que cette dernière

s’approche de la courbe de référence (elles sont presque confondues) ; donc la granulométrie

du mélange est bonne.

Figure 24: Composition de béton avec sable GO de gisement Tamazert

Détermination de la composition du béton :

-Dosage en ciment : C=350 Kg/m3.

-Dosage en eau : E= 175 Kg/m 3.

-Dosage des granulats :

A partir du tableau : γ= 0,827.

Sable et gravier concassé: γcorr= 0,827‒0,03=0,797.



Lignes de partage

Courbe du mélange


83

Volume absolus des constituants solides :

-Volume total absolu= 100.γ=797 litres.

-Volume absolu des trois (03) granulat=684 litres.


-Volume absolu du gravier 8/15 684 ×0,25= 171 litres.

-Volume absolu du sable GO 684 ×0,38= 259,92 litres.


Total= 797

D’où le dosage des granulats en Kg/m3 est :

-Gravier 15/25 253, 08 × 2, 69 =680, 78 Kg/m3

-Gravier 8/15 171 × 2, 68= 458, 28 Kg/m3

-Sable GO 259, 92 × 2, 6 =675.79 Kg/m3

Calcul du rapport G/S :

G/S=1,69 < 2.

Donc on va essayer de modifier les (%) obtenus précédemment de façon à obtenir un G/S

proche de 2.

Pourcentages obtenus après plusieurs essais de calcul:

-Gravier 15/25 37%.

-Gravier 8/15 28%.

-Sable GO 35%.


-Gravier 15/25 684×0, 37× 2, 69 = 680, 78 Kg/m3

-Gravier 8/15 684×0, 28× 2, 68= 513, 27 Kg/m3

-Sable GO 684 ×0, 35× 2, 6 = 622, 44 Kg/m3

Le rapport G/S=1, 92≈2

Tableau 46: Récapitulatif de la composition du béton avec sable GO du gisement Tamazert

(Jijel).

Composant % des granulats Volume absolu des

composants (litres) ρs (g/m

3)

Dosage des

composants (Kg/m3)

au

Ciment

Sable GO

Gravier 8/15

Gravier 15/25

-

-

35

28

37

175.00

113.00

239,4

191,52

253,08

1

3.1

2.6

2.68

2.69

175

350

622, 44

513, 27

680, 78


84


La densité théorique du béton frais : D0=175+350+622,44+513,27+680,78 = 2341,49 Kg/m3.

3) Détermination de la composition du béton avec sable GOO du gisement Tamazert

(Jijel)

Sur le graphique semi-logarithmique on trace les courbes granulométriques des granulats

GOO, 8/15 et 15/25.


Les Coordonnées des points O, A et B sont :

Le point O :


- ordonnée : 0%

Le point B :

-abscisse : 25mm

-ordonnée : 100%

Le point A :

-En abscisse :

D>20mm ; l’abscisse est située au milieu du segment délimité par D=25mm et par le tamis de

maille 5mm (entre 10mm et 12,5mm).

-En ordonnée :

D’après le tableau : K=+2.

MF(GO) = 4,65 ; donc on aura une correction:

Ks=6MF‒15=12,9. D’où ; y=50‒5+2+12,9 = 60%.

Après avoir tracé les courbes granulométriques des granulats (15/25, 8/15, et GO), la courbe

de référence et les lignes de partage (voir figure 25), on a les pourcentages suivants :

-Gravier 15/25 ………………… 25%.

-Gravier 8/15 ………………….. 23%.

-Sable GOO …………………….52%.


Les valeurs des tamisâts (en%) de la courbe de mélange, sont calculées à partir des analyses

granulométriques des granulats (du sable GOO, gravier 8/15 et gravier 15/25) et des

pourcentages de ces derniers, obtenus précédemment.

Ces valeurs des tamisâts sont données par le tableau suivant :


85

Tableau 47: Valeurs des tamisâts (%) de la courbe de mélange avec sable (GOO) du

gisement Tamazert (Jijel).

Tamis

(mm)

Tamisâts

(%)

S (GOO)

Tamisâts

(%)

G1 (8/15)

Tamisâts

(%)

G2 (15/25)

Tamisâts

(%)

0.41 S +0.27 G1+0.32 G2

25 100 100 100 100

20 100 100 75 92

16 100 98 20 74

14 100 87 6 66

12,5 100 68 2 60

10 100 31 1 50

8 100 13 0 45

6,3 100 3 0 42

5 100 1 0 41

4 88 1 0 36

2,5 41 1 0 17

1,25 5 0 0 2

0,63 1 0 0 0

0.315 0 0 0 0

0.16 0 0 0 0

0,08 0 0 0 0

0,063 0 0 0 0

Après le tracé de la courbe de mélange (voir figure 25), on remarque que cette dernière ne

s’approche pas de la courbe de référence; donc la granulométrie du mélange est mauvaise.


86

Figure 25: Composition de béton avec sable GOO de gisement Tamazert

Détermination de la composition du béton :

-Dosage en ciment : C=350 Kg/m3.

-Dosage en eau : E= 175 Kg/m 3.

-Dosage des granulats :

A partir du tableau : γ= 0,827.

Sable et gravier concassé: γcorr= 0,827‒0,03=0,797.

Volume absolus des constituants solides :

-Volume total absolu= 100.γ=797 litres.

-Volume absolu des trois (03) granulat=684 litres.

-Volume absolu du gravier 15/25 684 ×0,25= 171 litres.


-Volume absolu du sable GOO 684 ×0,52= 355,68 litres.


Total= 797



Lignes de partage

Courbe du mélange


87

D’où le dosage des granulats en Kg/m3 est :

-Gravier 15/25 171 × 2, 69 = 459, 99 Kg/m3

-Gravier 8/15 157, 32 × 2, 68 = 421, 62 Kg/m3

-Sable GOO 355, 68 × 2, 6 = 878, 53 Kg/m3

Calcul du rapport G/S :

G/S=1 << 2.

Donc on va essayer de modifier les (%) obtenus précédemment de façon à obtenir un G/S

proche de 2.

Pourcentages obtenus après plusieurs essais de calcul:

-Gravier 15/25 ………………… 29%.

-Gravier 8/15 ………………….. 32%.

-Sable GOO …………………… 39%.


-Gravier 15/25 684×0, 29× 2, 69 = 533, 59 Kg/m3

-Gravier 8/15 684×0, 32× 2, 68= 586, 6 Kg/m3

-Sable GOO 684 ×0, 39× 2, 47 = 658, 9 Kg/m3

Le rapport G/S=1,7

Tableau 48: Récapitulatif de la composition du béton avec sable GOO du gisement

Tamazert (Jijel).

Composant % des granulats

Volume absolu

des composants

(litres)

ρs (g/m3)

Dosage des

composants

(Kg/m3)

Eau

Ciment

Sable GOO

Gravier 8/15

Gravier 15/25

-

-

39

32

29

175.00

113.00

266,76

218, 88

198, 36

1

3.1

2.47

2.68

2.69

175

350

658, 9

586, 6

533, 59


La densité théorique du béton frais : D0=175+350+658,9+586,6+533,59 = 2304,09 Kg/m3.

II.2.5. Essais d’étude

Les essais d’études sont les essais qui permettent de vérifier, en laboratoire, les qualités des

bétons, notamment leur maniabilité et leur résistance.


88

II.2.5.1. Confection des éprouvettes

Dimension des moules (NF P18-400)

Les moules les plus fréquemment utilisés sont les moules cylindriques. Leurs dimensions

doivent être choisi en fonction du diamètre maximal des granulats (D) entrant dans la

composition du béton. Pour notre étude, on utilisera des moules de 16×32 cm2.

Gâchée d’essai

La gâchée exécutée au laboratoire, doit permettre d’obtenir un volume de béton frai excédant

celui des éprouvettes.

Les constituants sont introduits dans la cuve dans l’ordre suivant :

Gravillons, sable, ciment et enfin eau+adjuvant.

L’eau de gâchage doit être rajoutée après un malaxage à sec de l’ordre de 1 min ; le malaxage

est alors poursuivi pendant 2 min.

Remarque

L’adjuvant utilisé est introduit dans l’eau de gâchage. Dans notre étude, on compte réaliser

des bétons plastiques avec d’ajout (d’affaissement voisin de 8 cm), donc on ajoute pour

chaque gâchée d’essai une quantité d’adjuvant qui nous permet d’avoir cet affaissement.

Sachant qu’on a besoin pour chaque gâchée d’essai de :

-Remplir 6 cylindres de 16×32 cm.

-Remplir le cône d’Abrams

-Remplir le récipient de l’Aéromètre

Donc on a besoin de remplir un volume voisinant 7 cylindres.

V : volume du cylindre.

V= π r2 h = 3.14× 8

2 × 32= 6430.72 cm

3.

Vt= 7 × (6430.72×10-6

) = 0.045 m3

Béton avec sable de la Carrière ENOF A/O.

Donc, pour une gâchée, la masse nécessaire de chaque composant est de :

Eau (175×0.045) = 7.875 Kg

Ciment (350×0.045) = 15.75 Kg

Sable 0/3 (618.6×0.045) = 27.84 Kg

Gravier 8/15 (476.61×0.045) = 21.45 Kg

Gravier 15/25 (735.98×0.045) = 33.12 Kg

Même procédure pour les sable GO et GOO

Récapitulation de la composition des différentes gâchées

Les résultats obtenus des trois gâchées sont récapitulés dans le tableau suivant :


89

Tableau 49: Récapitulatif de la composition des gâchées

N° Série Dosages des constituants (Kg)

Eau Ciment Sable

0/3 Sable

GO Sable

GOO Graviers

8/15 Graviers 15/25

B A/O 7.875 15.75 27.84 -

-

21.45 33.12

B GO 7.875 15.75 -

28 -

23.1 30.63

B GOO 7.875 15.75 - -

29.65 26.4 24

II.2.5.2. Essais sur béton frais

Les principaux essais effectués sur les bétons frais sont les suivants :

L’ouvrabilité, le pourcentage d’air occlus dans le béton et la masse volumique.

II.2.5.2.1. Essai de consistance

Essai d’affaissement au cône d’Abrams : NF P 18-451

Le problème est de quantifier la maniabilité qui est une qualité, évolutive dans le temps, du

béton avant prise. C’est l’essai le plus couramment utilisé, car il très simple à mettre en

œuvre.


Il s’agit de constater l’affaissement d’un cône de béton sous l’effet de son poids propre. Plus

cet affaissement sera grand, plus le béton sera fluide.

Matériel utilisé

Il se compose de 4 éléments:

-Un moule tronconique son fond de 30 cm de haut, 20 cm de diamètre en sa partie inférieure

et de 10 cm de diamètre en sa partie supérieure.

-Une plaque d’appui.

-Une tige de piquage.

-Un portique de mesure.


La plaque d’appui et le moule (fixé sur la plaque) sont légèrement humidifiés. Le béton est

introduit dans le moule en 3 couches d’égales hauteurs qui seront mises en place au moyen de

la tige de piquage actionnée 25 fois par couche.

Après avoir arasé en roulant la tige de piquage sur le bord supérieure du moule, le démoulage

s'opère en soulevant le moule avec précaution. Le béton n’étant plus maintenu s’affaisse plus

ou moins suivant sa consistance.


90

Celle-ci est caractérisée par cet affaissement, noté (Aff), mesuré grâce au portique et arrondi

au centimètre le plus proche. La mesure doit être effectuée sur le point le plus haut du béton et

dans la minute qui suit le démoulage (Figure 26).

Figure 26 : Mesure de l'affaissement au cône d'Abrams


Les Bétons A/O et GO sont très plastiques

Le béton GOO est ferme.

II.2.5.2.2. Essai de contrôle du volume d’air entrainé (NF P 18-353)


Il s’agit d’évaluer la quantité d’air occlus.

Cette méthode consiste à introduire de l'eau sur une hauteur prédéfinie au-dessus d'un

échantillon de béton compacté de volume connu se trouvant dans une enceinte étanche et à

appliquer sur l'eau une pression d'air prédéterminée. On mesure la diminution du volume

d'air contenu dans l'échantillon de béton en observant la valeur de la baisse du niveau d'eau.

Equipement nécessaire :

-Un aéromètre à béton d’une capacité au moins égale à 5L.

-Des moyens de mise en place du béton : tige de piquage et aiguille vibrante de 25 mm de

diamètre.

Conduite de l'essai

- Placer le béton dans le récipient de manière à éliminer autant d'air occlus que possible.

- Introduire le béton en trois couches d'épaisseur approximativement égale qui seront mises en

place au moyen de la tige de piquage actionnée 25 fois par couche. Afin d'éliminer les bulles

d'air occlus mais pas l'air entraîné.

- Nettoyer soigneusement les rebords du récipient et l'ensemble du couvercle.


91

- Plaquer le couvercle et fixer l'ensemble, s'assurer de la bonne étanchéité sous pression entre

le couvercle et le récipient.

-Remplir l'appareillage d'eau et éliminer l'air adhérent aux surfaces intérieures du couvercle.

Amener le niveau d'eau à zéro dans le tube vertical en purgeant par le petit robinet.

- A l'aide de la pompe à air, appliquer la pression P = 1 bar.

-Mesurer la diminution du volume d’air contenu dans l’échantillon de béton on observant la

valeur de la baisse du niveau d’eau.

Résultats obtenus :

Les résultats obtenus, sont indiqués dans le tableau ci- dessous et illustré par l’histogramme

de la figure 27

Tableau 50: Volume d’air occlus dans les différentes séries de béton.

N° de la série Volume d’air occlus (%)

B A/O 0.7

B GO 0.6

B GOO 3.4

Figure 27: Volume d’air occlus dans les bétons


Lors de malaxage des bétons, il ya création de bulles d’air, et la mise en place du béton

enferme toujours une certaine quantité d’air occlus.

0,7 0,6

3,4

0

1

2

3

4

B A/O B GO B GOO

Volu

me d

’air

occlu

s (%

)

Type de béton

Volume d'air occlus dans les bétons


92

A travers les résultats obtenus dans le tableau et représenté par l’histogramme, il apparait

clairement que la quantité de volume d’air occlus présente dans le béton contenant du sable

GOO est largement élevée (3,4) et supérieur à celles des autre bétons.

Ceci peut s’expliquer par le faite que le sable GOO est trop grossier (MF= 4,65).

Cette porosité facilitera la pénétration des espèces agressives puis la diminution de la

résistance du béton, ainsi affectera la durabilité de l’ouvrage.

II.2.5.3. Mise en place des bétons

Après avoir effectué l’essai d’affaissement et l’aéromètre, il convient de mettre en place le

béton frais dans les moules en trois couches et en vibrant chaque couche à l’aide d’un vibreur

pour éliminer les bulles d’air entraînées lors du malaxage. Le béton se trouvant au-dessus du

bord supérieur du moule doit être enlevé en arasant les éprouvettes.

Les éprouvettes doivent rester dans le moule 24h (± 1 heure) et sans subir des chocs à une

température de 20°C ± 2°C.

II.2.5.4. Mesure des masses volumiques fraiches

Il s’agit de prendre le poids des éprouvettes de béton à l’état frais, et en le divisant par le

volume de cette dernière, et cela pour chaque série de béton.

Les valeurs obtenues sont données par le tableau de l’annexe

Remarque :

La valeur de la masse volumique fraiche d’une série de béton est la moyenne de six (06)

Eprouvettes.

II.2.5.5. Essai sur béton durci

Conservation des bétons

Après démoulage, on prend le poids des éprouvettes ; elles doivent être conservées à la même

température, dans l’eau.

Les six (06) éprouvette (de chaque série) réalisées sont soumises à l’essai de compression par

mesure de résistance du béton à 7 et à 28 jours. Les trois (03) premières éprouvettes,

conservées dans l’eau pendant six (06) jours, seront soumises à l’essai de compression le

septième jour. Les autres éprouvettes seront écrasées le vingt-huitième jour.

II.2.5.5.1. Mesure des masses volumiques

On détermine les masses volumiques du béton âgé de 0 h, 24 h, 3éme

, 7éme

, 14éme

, 21éme

, et

jours 28.

Et cela pour chaque série d’éprouvettes.

L’évolution de ces masses et de ces masses volumiques est indiquée dans les tableaux de

l’annexe D et illustrée dans la figure ci-dessous :


93

Figure 28: Evolution des masses volumiques des bétons

Remarque

La valeur des masses et des masses volumiques de chaque série d’éprouvettes de béton est la

moyenne arithmétique de trois (03) éprouvettes.

Interprétation des résultats :

A partir de la figure 28, nous remarquons que les courbes tracées ont la même allure et que

les masse volumiques des bétons varient en fonction du temps, telles que :

Entre 0 jour (0 jour : jour de fabrication) et 1 jour, on remarque une forte diminution

de la masse volumique de tous les bétons et cela revient à l’exposition des

éprouvettes à l’air ambiant, ce qui dit le séchage du béton et l’évaporation de l’eau.

On constate aussi une chute de masse plus élevée pour le béton GOO par rapport

autre bétons qui peut s’expliquer par la taille assez grande des grains du sable GOO

qui créent des vides enfermant à leurs intérieurs de grandes quantité d’eau qui par la

suite s’évaporent à l’air libre.

A partir de 24h, on observe une augmentation des masses volumiques des bétons, qui

s’explique par l’hydratation continue des grains de ciment, sachant que les

éprouvettes de bétons ont été conservées dans l’eau (absorption de l’eau).

Nous remarquons qu’à partir de 14 jours la masse reste constante pour tous les bétons

(se stabilise), donc pas d’absorption d’eau (saturation).

L’hydratation qui est de plus en plus lente n’est jamais entièrement achevée, une

petite partie de ciment reste non hydratée.

2,38

2,4

2,42

2,44

2,46

2,48

2,5

1 2 3 4 5 6 7

Mass

e v

olu

miq

ue (

g/c

m3)

Age (Jours)

Evolution des masses volumiques des bétons en fonction du temps

B A/O

B GO

B GOO


94

II.2.5.5.2. Essai destructifs (Essai de compression): NF P 18 - 406

C’est l’essai le plus couramment utilisé sur béton durci. Les résultats de l’essai de résistance à

la compression sont affectés par plusieurs paramètres : le type de l’éprouvette et ses

dimensions, la préparation des faces d’essai.etc

Actuellement, cet essai est le plus révélateur des décisions à prendre pour juger de la qualité

d’un béton durci.

But de l'essai

L'essai a pour but de connaître la résistance à la compression du béton, qui peut être mesurée

en laboratoire sur des éprouvettes.

Principe de l'essai

Les éprouvettes étudiées sont soumises à une charge croissante jusqu'à la rupture. La

résistance à la compression est le rapport entre la charge de rupture et la section transversale

de l'éprouvette.


Une machine d'essai qui est une presse de force et de dimension appropriées à

l'éprouvette à tester.

Un moyen pour rectifier les extrémités des éprouvettes : surfaçage au ciment prompt.

Le surfaçage des éprouvettes

Conformément à la norme (NF P 18-406), l'essai de compression est effectué sur des

éprouvettes cylindriques dont les extrémités ont été préalablement rectifiées. En effet, La

rectification consiste donc à rendre les surfaces de l'éprouvette planes en effectuant un

surfaçage.


L’éprouvette une fois rectifiée, doit centrée sur la presse avec une erreur inférieure à 1% de

son diamètre. La charge de rupture P, est la charge maximale enregistrée au cours de l’essai.

Soit S la section orthogonale de l’éprouvette, la résistance fcj, est exprimée en MPa à 0,5 MPa

prés, et a pur expression :

Avec :

P : charge de rupture exprimée en KN.

S : surface de l’éprouvette.

Résultats obtenus

Les résultats de cet essai de résistance à la compression sont donnés par les tableaux et les

figures ci-dessous :


95

Tableau 51: Résistance moyenne à la compression des bétons à 07 jours.

N0 de la série P (KN) Fc07 (MPa)

B A/O 424.03 21.2

B GO 343.47 17.2

B GOO 336.2 16.8

Figure 29: Résistance à la compréssion des bétons à 7 jours

Tableau 52 : Résistance moyenne à la compression des bétons à 28 jours.

N0 de la série P (KN) Fc28 (MPa)

B A/O 558 27.9

B GO 478.63 23.9

B GOO 477 23.85

Figure 30: Résistance à la compression des bétons à 28 jours

21,2

17,216,8

16

17

18

19

20

21

22

B A/O B GO B GOORési

stan

ce F

c07

(MP

a)

Type de béton

Résistance à la compression à 7 J

27,9

23,9 23,85

21

22

23

24

25

26

27

28

29

B A/O B GO B GOORési

stan

ce F

c28

(MP

a)

Type de béton

Résistance à la compression à 28 J


96

Figure 31 : Résistance à la compression des bétons en fonction du temps

Remarque

Les valeurs de ces résistances à la compression, sont la moyenne de 03 éprouvettes.

Figure 32: Photos illustratives des bétons


D’après la figure 31, on constate que les bétons GO et GOO ont une résistance à la

compression avoisinant les 24 MPa inférieure à celle du béton témoin A/O (27,9). Ces

résultats peuvent s’expliquer par le faite que les sables GO et GOO manquent de fines (teneur

en fines). Le manque de fines a provoqué une diminution de la compacité de béton et une

augmentation de la porosité (le volume des vides est élevé) surtout pour le béton GOO qui a

un volume de l’air occlus égale à 3,4.

Ceci revient peut être aussi à la qualité des sables (qui ne sont pas propre à 100%, voir valeur

au bleu).

0

5

10

15

20

25

30

7 14 21 28

Rés

ista

nce

fc

(MP

a)

Temps (jours)

Résistance à la compression

B A/O

B GO

B GOO

Conclusion générale

Cette étude est consacrée à la valorisation des sables quartzeux, matériau issu de traitement du

kaolin de gisement de Tamazert qui forme de grands dépôts constituant une gêne

environnementale ; et jusqu’à maintenant non valorisé dans la fabrication des bétons.

La recherche bibliographique a mis en évidence le besoin d’approvisionnement du secteur du

BTPH en Algérie en granulats et surtout les sables.

Les sables de valorisation (GO, GOO) ont été caractérisés par leur finesse, leur masse

volumique, leur composition chimique, et leur nature minéralogique.

L’analyse granulométrique a montré que le sable GO est fin. Par contre l’analyse

dimensionnelle du sable GOO nous renseigne qu’il est grossier. Concernant le sable

témoin d’ENOF A/O, l’analyse a montré qu’il est d’une granulométrie moyenne.

L’analyse chimique du sable témoins A/O montre qu’il s’agit de sable calcaire.

L’analyse chimique des deux sous- produit a fait apparaitre des teneurs élevées en

silice (SiO2).

Les résultats de l’analyse par diffraction X des sous-produits (GO, GOO) nous ont

permis de déceler l’existence en teneurs importantes et majoritaire en quartz.

Ces résultats nous amène à dire que ces sous-produits peuvent être destinés à une utilisation

comme sable de construction.

L’essai au bleu de méthylène effectué sur les fines inférieures à 100 µm issus des

rejets quartzeux met en évidence leur nature argileuse.

Les résultats des retraits obtenus des mortiers GOO et GO montrent qu’ils sont légèrement

plus élevés que ceux du mortier témoin A/O. Dans tous les cas, les valeurs obtenues sont très

faibles, donc des retraits acceptables.

Concernant la résistance à la compression, les résultats obtenus des bétons GO et GOO

avoisinent les 24 MPa légèrement inférieurs à celui du béton témoin A/O (27,9 MPa) et ceci

est dû au manque de fines des sable GO et GOO qui diminue la compacité du béton et la

résistance.

Ainsi, en conclusion de ce travail, on peut dire que l’utilisation de ces sous-produits

comme sable à béton est très envisageable.

Conclusion générale

Pour améliorer les résultats, nous recommandons:

D’utiliser des sables GO et GOO avec un ajout de fines calcaire ou siliceuses (en

variant les pourcentages de ces fines) pour les bétons de structures.

De mélanger entre les deux fractions GO et GOO de manière à avoir une

granulométrie continue et moyenne avec an ajout de fines.

De faire une étude de retrait à long terme, (en comparant les retraits des mortiers

normaux à ceux qui contiennent des sables GO et GOO).

D’utiliser ces sables GO et GOO avec un ajout de fines calcaires dans le domaine des

routes (confection des bétons pour chaussées).

Annexe A [21]

Annexe B

Tableau : Valeurs moyenne de dl (t) à des temps (t) des mortiers

Les valeurs de « dl (t) × 10

-6 » (mm)

N° de la

série

1

Jour

3

jours

7

jours

14

jours

21

jour

28

jours

M A/O 1585 1605 1661 1693 1712 1727

M GO 1761 1795 1824 1851 1855 1877

M GOO 1999 2024 2032 2035 2043 2046

Tableau : Valeurs moyennes du retrait à des temps (t) des mortiers

Les valeurs de « ɛ (t) × 10

-3 » (mm/m)

N° de la

série

1

Jour

3

jours

7

jours

14

jours

21

jour

28

jours

M A/O 9.90 10.03 10.38 10.58 10.7 10.79

M GO 11 11.22 11.4 11.57 11.59 11.73

M GOO 12.49 12.65 12.7 12.72 12.77 12.79

Annexe C

Tableau : Valeurs moyennes des masses des éprouvettes à des temps (t) des mortiers.

Les valeurs de « M » (grs)

N° de la

série

1

Jour

3

jours

7

jours

14

jours

21

jour

28

jours

M A/O 602.45 576.05 571.32 570.5 569.21 568.66

M GO 459.76 436.69 435.13 434.71 434.48 434.46

M GOO 582.13 556.48 552.57 551.85 551.25 550.62

Tableau : Valeurs moyennes des variations des masses des éprouvettes à des temps (t)

des mortiers.

Les valeurs de « » (grs)

N° de la

série

3

jours

7

Jours

14

jours

21

jours

28

jours

M A/O 26.4 31.13 31.95 33.24 33.78

M GO 23.07 24.63 25.05 25.28 25.30

M GOO 25.65 29.56 30.28 30.88 31.51

Tableau : Valeurs moyennes des rapports de masses des éprouvettes à des temps (t) des

mortiers.

Les valeurs de «

» (%)

N° de la

série

3

jours

7

jours

14

jours

21

jours

28

jours

M A/O 4.58 5.45 5.6 5.84 5.94

M GO 5.28 5.66 5.76 5.82 5.82

M GOO 4.60 5.35 5.49 5.60 5.72

Annexe D

Tableau : Evolution de la masse moyenne des bétons en fonction du temps.

N0 de la

série

Masses (en g)

0jour 1jour 3 jours 7 jours 14 jours 21 jours 28 jours

B A/O

15915 15840 15905 15933 15940 15944 15946

B GO

15653 15592 15650 15682 15696 15710 15713

B GOO

15745 15488 15598 15622 15626 15626 15628

Tableau : Evolution de la masse volumique moyenne des bétons en fonction du temps.

N0 de la

série

Masses volumiques (en g/cm3)

0h 24h 3 jours 7 jours 14 jours 21 jours 28 jours

B A/O

2.47 2.46 2.47 2.48 2.48 2.48 2.48

B GO

2.43 2.42 2.43 2.44 2.44 2.44 2.44

B GOO

2.45 2.40 2.42 2.43 2.43 2.43 2.43

Annexe E

Les normes

NF P 15–433: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai de retrait.

(NF P 18–302, NF P 18–306, NF P 18–307 et NF P 18–309): Norme Française qui décrit

les différentes caractéristiques des granulats et leurs spécifications.

NF P 18–400: Norme Française qui décrit les dimensions des moules pour la confection des

éprouvettes.

NF P 18–406: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai de compression et le

surfaçage des éprouvettes.

NF P 18–435: Norme Française qui décrit le mode opératoire des masses volumiques des

bétons durci.

NF P 18–440: Norme Française qui décrit le mode opératoire des masses volumiques des

bétons frais.

NF P 18–443: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai de l’aéromètre.

NF P 18–451 : Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai d’affaissement au c

one d’Abrams.

NF P 18–533: Norme Française qui décrit le mode opératoire du quartage.

NF P 18–540 : Norme Française qui décrit les granulats, définitions, conformité et

spécifications.

NF P 18–554: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai de la mesure des

masses volumiques.

NF P 18–555: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai de la mesure des

masses volumiques.

NF P 18–560: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’analyse granulométrique

par tamisage.

NF P 18–561: Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai de la mesure du

coefficient d’aplatissement.

NF P 18–572 : Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai micro-Deval.

NF P 18–573 : Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai Los Angeles.

NF P 18–591 : Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai déterminant la

propreté des gravillons.

NF P 18–592 : Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai au bleu de

méthylène.

NF P 18–598 : Norme Française qui décrit le mode opératoire de l’essai d’équivalent de

sable.

[1] F.Sadhouari, N. Goufi, A.Guezzouli .Valorisation de l’utilisation des sables concasses

par analyse des propriétés des mortiers et bétons. SBEIDCO – 1st International Conference on

Sustainable Built Environment Infrastructures in Developing Countries. ENSET Oran

(Algeria) - October 12-14, 2009.

[2] ADAM M. Neville, « propriétés de béton » Eyrolles Paris, 2000

[3] BARON J et OLIVIER J-P : la durabilité des bétons, presses de l’école nationale des

ponts et chaussées, 1995.

[4] J. BARON, J. P.OLIVIER, « Les Bétons, bases et données pour leur formulation »,

Deuxième tirage, Eyrolles, Janvier 1997.

[5] G. DREUX, J. FEST, « Nouveau Guide du Béton et de ces constituants », 8éme édition,

Eyrolles, Mai 1998.

[6]. KADJOUR NASR- EDDINE. Propriétés et pathologie du béton. Office des publications

universitaires. (Alger-Algérie) 1993.

[7]. G. DREUX. Composition des bétons. Technique de l’ingénieur. C 2 220.

[8] S. Kherbache. Etude de l’influence de l’ajout de particules fines dans les sables concassé

sur le retrait et la résistance des bétons. Mémoire de magister. Université de Bejaia. 2006.

[9] Newsletter du CTC-Chlef EPE SPA Capital 120 000 000 DA Année 2 N0 03 Mars 2007

[10]Ahmed Tafraoui. Contribution à la valorisation de sable de dune de l’erg occidental

(Algérie). Thèse de Doctorat de l’université de Toulouse 2009.

[11] BRGM, « Les gisements de kaolin du Djebel Tamazert en Algérie-reconnaissance

géologique et essai de valorisation », rapport, 1969.

[12] KHD. Humbold Wadag AG, « Etude technique et économique de mise en valeur du

gisement de kaolin de Tamazert », phase 3, rapport de synthése, Vol 1, 1987.

[13] N. Bouzidi. Caractérisation et valorisation des sous-produits du kaolin de tamazert.

Mémoire de magister. Université de Bejaia. 2006.

[14] Recueil de normes française du "Bâtiment et travaux publics granulats".1ére

édition.

AFNOR.1982.

[15] R. DUPAIN, R. LANCHON, et J.C. SAINT- ARROMAN , «Granulats ,sols ,ciments,

et bétons (caractérisation des matériaux de génie civil par les essais de laboratoire)».Editions

CASTEILA .1995 .

[16] R. LANCHON ; « Granulats, béton, sols : cours de laboratoire».Editions

DESFORGES .1977.

[17] Cours de Mr MEFTAH(MDC), de L’École nationale des travaux publics.

[18] Document de qualités "ISO" de LTPE de Bejaia.

[19] Normalisation française pour la classification " Granulats"XP P 18-540.

[20] Document technique du LTPE Régional de Sétif.

[21] G. DREUX et J. FESTA « Nouveau guide du béton et de ses constituants », (8ème

édition) ; Editions Eyrolles 1998.

[21] Document technique de la cimenterie AIN EL KEBIRA(S.C.A.E.K).

VALORISATIONS DES REJETS QUARTZEUX (SABLES)

ISSUS DU TRAITEMENT DE KAOLIN DE TAMAZERT

(JIJEL) DANS LES BETONS

Résumé :

Le sable est l’élément inerte essentiel entrant dans la composition du béton. Son utilisation

permet d’assurer une continuité granulaire nécessaire entre le ciment et le gravier pour une meilleure

cohésion du béton. Les programmes de construction importants lancés ces dernières décennies dans le

domaine du BTPH, en Algérie, nécessitent des quantités de plus en plus grandes d’agrégats et

notamment de sable pour la confection des bétons.

Le recours aux solutions comme l'utilisation des sous-produits issus de traitement de kaolin de

gisement de Tamazert (Jijel) comme sable à béton peut constituer une des solutions face à la pénurie

de sable que connait l’Algérie actuellement, ce qui favorisera sans aucun doute le développement

d’une vraie industrie de granulats.

Donc, cette étude consiste à étudier les résistances à la compression et le retrait des bétons à base de

sous produits quartzeux (sables GO et GOO).

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