MERI-LL
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Utilisation des latérites
Construction traditionnelle Malagasy
Fabrication des murs traditionnels ou « Tambohon’ny Ntaolo »
Les murs traditionnels sont très fréquents, voire typiques des Hautes Terres Malagasy. Les latérites demeurent le matériau de base de ces murs dont voici le mode opératoire de fabrication : Les paysans utilisent la latérite de leur localité, ils arrosent le tas de latérite remuée avec l’eau, ils piétinent le tas arrosé en utilisant des bœufs tout en ajoutant de l’eau jusqu’à ce que le matériau devienne une pâte très visqueuse rendant difficile le déplacement des bœufs. Avec cette boue très visqueuse, les paysans confectionnent des murs par étage constitué d’une couche de 75 cm. La différence de retrait d’eau entre l’ancienne couche plus ou moins sèche et la nouvelle couche est l’origine des fissures horizontales. Pourtant, même sans toiture ou chapeau efficace aux intempéries (pluie, cyclone), ces murs restent et peuvent durer des siècles. [8]
Enduit traditionnel
Le matériau de base est toujours des latérites auxquelles on ajoute de gros sable et de la bouse de vache. L’analyse du mécanisme de stabilisation des murs et des enduits traditionnels nous conduit à l’hypothèse que les éléments suivants joueraient des rôles principaux dans le mécanisme de stabilisation traditionnelle :
l’oxyde de fer des latérites ;
la silice active des latérites ;
la bouse de vache qui serait utile en tant que nourriture des microorganismes ferroréducteurs. [7] [8]
Fabrication des blocs
Les constructions traditionnelles en terre crue à Madagascar sont à base de :
latérite mélangée à la bouse de zébu ;
latérite additionnée de blanc d’œuf ;
latérite mélangée de la paille et de bouse de zébu ;
latérite macérée avec le tronc d’un bananier et de la bouse de zébu ;
Le compactage mécanique statistique par le moyen d’une presse de la latérite convenablement mouillée permet d’améliorer les performances mécaniques des blocs.
L’incorporation de chaux ou de ciment à la pâte permet, non seulement d’améliorer les résistances mécaniques des blocs mais leur confère également une plus grande stabilité à l’eau ; ceci grâce aux hydrates formés par hydratation du ciment, et les réactions entre la kaolinite et la Gibbsite de la latérite et la chaux incorporée ou libérée par le ciment hydraté. Ces réactions peuvent être accélérées par l’activation thermique préalable de la latérite. [8]
Utilisation des latérites en agriculture
La latérite peut être utilisée comme engrais grâce à sa faculté de libérer rapidement des éléments nutritifs pour le sol. Elle a aussi une grande capacité à emmagasiner l’eau et les éléments fertilisants.
Utilisation en métallurgie
Plusieurs métaux rares et nobles peuvent être extraits des latérites tels que: l’aluminium, le chrome, le magnésium, le mercure, le titane.
La latérite peut aussi être utilisée dans la fabrication des moules de fonderie, comme filler additif dans la fabrication des métaux, résines, plastiques.
Utilisation en céramique
La latérite peut servir à la fabrication des briques réfractaires, des carreaux ou même de poterie où la couleur a une importance primordiale et à la synthétisation des zéolites.
Utilisation dans le domaine routier
L’abondance des latérites dans les régions tropicales rend nécessaire leur utilisation dans la construction des routes. Elles sont aussi bien utilisées en couche de base qu’en couche de fondation :
Couche de base : stabilisation mécanique (compactage) ;
Couche de fondation : stabilisation mécanique et stabilisation physico-chimique à froid (Traitement au ciment, à la chaux ou d’autres stabilisants).
Toxicité du manioc
Le manioc contient principalement deux glucosides cyanogéniques (la linamarine et la lotaustraline) et une enzyme (la linamarase) qui les hydrolyse. La teneur du manioc en ces deux composés varie en fonction de la variété, des conditions culturales et de l’âge de la plante. La désintégration des tissus de la racine met l’enzyme en contact de la linamarine, ce qui engendre la formation de l’acide cyanhydrique (HCN) (substance toxique) qui est ensuite éliminé totalement ou partiellement à travers les opérations technologiques appliquées. Cette substance est, en effet, volatile à une température supérieure à 25°C.
L’acide cyanhydrique est un poison de l’hémoglobine des globules rouges. De plus, il provoque des troubles de la thyroïde en empêchant l’iode de s’y fixer (goitres, ralentissement de la croissance chez l’enfant…)
Il est en quantité plus importante dans l’écorce que l’on élimine lors de la préparation. Par conséquent, lorsque le manioc est bien préparé, il ne renferme plus de trace d’acide cyanhydrique. [11]
Les variétés de manioc ont classées en trois groupes en fonction de leur teneur en HCN :
les variétés douces à faible teneur en HCN (inférieure à 50 mg par kilogramme de manioc) ;
les variétés amères à teneur élevée en HCN (supérieure à 100 mg par kilogramme de manioc) ;
les variétés de type intermédiaire dont la teneur en HCN est comprise entre 50 et 100 mg par kilogramme de manioc.
Trois méthodes de détoxication sont utilisées :
– détoxication microbienne par fermentation notamment par des bactéries lactiques ;
– décomposition des glucosides par chauffage à plus de 150°C ;
– volatilisation des substances résultant de l’hydrolyse par rupture des parois cellulaires des racines pour permettre une interaction intime entre la linamarase et le glucoside.
Production de manioc à Madagascar
Le manioc se cultive presque dans toutes les régions de Madagascar. Les surfaces de culture n’ont pas réellement augmenté ces dernières années (toujours à 350.000 ha environ). Néanmoins, la production a triplé entre 1995 et 2005 : les superficies ont été multipliées par 2 et le rendement passant de 4 à 7 tonnes par hectare. Les principaux lieux de culture se situent sur les Hauts-Plateaux (le Province de Fianarantsoa fournit les 47% de la production nationale) et la région sud de l’île (notamment le district de Bekily, d’Amboasary et de Taolagnaro avec respectivement 82 500 t, 43 000 t et 47 900 t en 2012).
Généralités sur l’amidon
L’amidon est le principal polysaccharide de réserve des végétaux supérieurs. L’amidon est biosynthétisé sous forme de grains dont la taille, la forme et la structure cristalline dépendent de son origine botanique. Il représente une fraction pondérale importante dans un grand nombre de matières premières agricoles comme les céréales (30% à 70%), les tubercules (60% à 90%) et les légumineuses (25% à 50%). 50% de l’amidon produit industriellement sont destinés à l’alimentation humaine. C’est un nutriment abondant, renouvelable, peu coûteux, qui trouve dans les aliments de multiples fonctions comme épaississant, gélifiant, liant sous sa forme d’empois d’amidon granulaire. Sous forme hydrolysée, l’amidon est utilisé comme matière sucrante, liante ; il fait partie des additifs alimentaires. [10] [11]
Extraction
Les grains d’amidon sont extraits des tubercules où ils sont emprisonnés dans les tissus cellulaires avec tous les autres constituants du protoplasme tels que protéines, glucides solubles, matières grasses, etc. C’est un polysaccharide à haut degré de polymérisation. Sa faible teneur en protéines et en matières secondaires est un des atouts par rapport aux autres amidons (pommes de terre, blé, maïs, manioc, etc.).
L’extraction doit s’accompagner du minimum d’impuretés possible. La purification ne peut se faire qu’en milieu aqueux. Une étude approfondie de cette extraction de l’amidon à partir des racines fraîches sort certes du cadre de ce travail, mais les lignes essentielles peuvent être résumées brièvement. [10]
La fabrication d’amidon de manioc doit suivre les étapes suivantes :
Opérations préliminaires
Epluchage et lavage : les racines sont pelées et débarrassées de l’écorce pour ne plus avoir que le cylindre central. Elles sont ensuite lavées pour enlever la terre qui y adhère encore. Les grandes fabriques traitent les racines entières ; le lavage y sert alors, à la fois, à se débarrasser de l’écorce et à éliminer les poussières sur les racines.
Opérations d’extraction
Râpage : il a pour objectif de détruire les enveloppes cellulaires pour permettre la libération des grains d’amidon. Cette libération peut s’effectuer par voie biologique (fermentation des racines suivie de la réduction en pulpe et lessivage à l’eau) ou par procédé mécanique ; plus utilisé car le rendement et la qualité du produit fini y sont plus meilleurs. Dans ce cas, les racines sont découpées, râpées, broyées ou écrasées. On obtient ainsi une pulpe très fine.
Tamisage : la pulpe est additionnée d’eau en abondance. Un remuage vigoureux de la suspension produite précède le passage au tamis. L’addition d’eau et le tamisage peuvent être faits séparément ou ensemble. Dans ce dernier cas, la pulpe est rincée d’eau en excès sur un tamis animé d’un mouvement continu. C’est le « tamisage sous eau ».
Sédimentation : les corps étrangers solubles autres que l’amidon sont éliminés au cours de cette opération. Elle doit se faire dans le temps minimum comme l’ensemble de tous les traitements. La partie aqueuse du lait féculent brut ou « eaux vertes » est en effet, rapidement, le siège de transformations biochimiques et biologiques, entraînant la détérioration de la qualité de l’amidon voire l’isolement pratiquement impossible de celui-ci.
Purification : l’amidon en suspension est par la suite transporté dans des cuves ou des bassins de lavage où il est lavé avec une grande quantité d’eau en l’agitant vigoureusement. Une période de repos suit le traitement. L’opération est répétée plusieurs fois jusqu’à ce que l’amidon soit complètement purifié.
Opérations de finissage et emmagasinage
Séchage : le dépôt d’amidon formé doit être éliminé de l’eau libre jusqu’à une humidité définie. Le séchage à l’air libre (au soleil) est le plus économique et le plus utilisé. Les fours sont aussi des alternatives tout comme le couplage avec des moyens mécaniques comme la centrifugation.
Sassage : la farine brute sèche est formée de fragments d’amidon durs. Elle doit être pulvérisée et tamisée finement pour des utilisations ultérieures par l’opération dite « sassage ».
Emmagasinage : le produit fini est ensuite stocké dans un local sec. Il peut être mis soit dans des sacs en jute ou dans des sacs en couches de papiers. [11] [12]
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 . LES LATERITES
1.1 Généralités
1.1.1 Définition
1.1.2 Intensité de latérisation
1.1.3 Classification des latérites
1.1.4 Constituants des latérites
1.1.5 Les structures des latérites
1.2 Caractéristiques des latérites
1.2.1 Caractéristiques physiques
1.2.2 Caractéristiques chimiques
1.3 Utilisation des latérites
1.3.1 Construction traditionnelle Malagasy
1.3.1.1 Fabrication des murs traditionnels ou « Tambohon’ny Ntaolo »
1.3.1.2 Enduit traditionnel
1.3.1.3 Fabrication des blocs
1.3.2 Utilisation des latérites en agriculture
1.3.3 Utilisation en métallurgie
1.3.4 Utilisation en céramique
1.3.5 Utilisation dans le domaine routier
1.3.6 Latérite stabilisée à la chaux
1.4 Détermination des propriétés géotechniques
1.4.1 La granulométrie
1.4.2 La cohésion
1.4.3 La compressibilité
1.4.4 La plasticité
1.4.5 L’induration
1.4.6 Les limites d’ATTERBERG
1.4.7 Essai PROCTOR
1.4.7.1 But de l’essai
1.4.7.2 Appareillage
1.4.7.3 Principe de l’essai
CHAPITRE 2 . L’AMIDON DE MANIOC
2.1 Généralités sur le manioc
2.1.1 Morphologie
2.1.2 Caractéristiques chimiques du manioc
2.1.3 Toxicité du manioc
2.1.4 Production de manioc à Madagascar
2.2 Généralités sur l’amidon
2.3 Extraction
2.3.1 Opérations préliminaires
2.3.2 Opérations d’extraction
2.3.3 Opérations de finissage et emmagasinage
2.3.4 Opérations préliminaires sur le manioc sec
2.3.5 Opérations d’extraction de manioc sec
2.3.6 Opérations de finissage
2.4 Présentation physique de l’amidon
2.5 Structure de l’amidon de manioc
2.6 Composition chimique de l’amidon
2.7 Comportement de l’amidon en milieu hydraté
2.7.1 La gélatinisation
2.7.2 La rétrogradation
2.8 Propriétés de l’amidon
2.9 Utilisations de l’amidon
2.9.1 Utilisations de l’amidon natif
2.9.2 Utilisations de l’amidon modifié
CHAPITRE 3 . LA STABILISATION
3.1 Définition
3.2 Objectifs de la stabilisation
3.3 Paramètre de stabilisation
3.4 Types de stabilisation
3.4.1 Stabilisation mécanique
3.4.2 Stabilisation physique
3.4.3 Stabilisation Chimique
3.4.4 Stabilisation biotechnologique
3.4.4.1 Les microorganismes
3.4.4.2 Les matières favorisantes la réduction
3.5 Les stabilisants
3.5.1 Les stabilisants organiques
3.5.2 Les stabilisants minéraux
3.5.2.1 Stabilisation au ciment
3.5.2.2 Stabilisation à la chaux
3.5.2.3 Stabilisation par géopolymérisation
3.6 Mécanisme de la stabilisation
3.6.1 Densifier
3.6.2 Armer
3.6.3 Enchaîner
3.6.4 Lier
3.6.5 Imperméabiliser
3.6.6 Hydrofuger
3.6.7 La réduction microbienne
DEUXIEME PARTIE :
CHAPITRE 4 .CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES
4.1 Identification de la latérite
4.1.1 Caractéristiques physique de la latérite de VONTOVORONA
4.1.1.1 Analyse granulométrique
4.1.1.2 Détermination de la teneur en eau naturelle
4.1.1.3 Détermination de la densité spécifique
4.1.1.4 Détermination de la densité apparente
4.1.1.5 Masse volumique
4.1.1.6 Limites d’ATTERBERG
4.1.1.7 Essai de compressibilité de PROCTOR
4.1.1.8 Essai de portance ou Essai C.B.R. (Californian Bearing Ratio)
4.1.2 Caractéristique chimique du sol
4.1.3 Analyse, interprétation et discussion
4.2 Caractérisation de l’amidon utilisé
4.2.1 Qualités physico-chimiques de l’amidon
4.2.1.1 Finesse
4.2.1.2 Pulpe
4.2.1.3 Teneur en cendres
4.2.1.4 Teneur en eau
4.2.1.5 Acidité
4.2.1.6 Teneurs en amidon et en fibres
CHAPITRE 5 . CONFECTION DES EPROUVETTES
5.1 Mise en œuvre de mélange Terre-Stabilisant
5.2 Caractérisation des produits finis
5.2.1 Retrait
5.2.2 Porosité
5.2.3 Résistance à l’écrasement ou à la compression
5.2.3.1 Résultats de la détermination du meilleur mélange
5.2.4 Résistance à la traction
5.2.5 Résistance au cisaillement
5.2.6 Détermination de la masse volumique
5.3 Classification des éprouvettes selon les normes Camerounaises
5.3.1 Résultats
5.3.2 Interprétations et discussions
CHAPITRE 6 . ETUDE COMPARATIVE DES DIFFERENTES STABILISATIONS
6.1 Norme NF EN 771-1/CN
6.1.1 Notions sur la norme
6.1.2 Classes de résistance à la compression
6.2 Comparaison de procédé de fabrication
6.2.1 Matières premières
6.2.2 Etude des coûts des matières premières
6.2.2.1 But
6.2.2.2 Méthodologie
6.2.3 Comparaison des résultats
6.2.3.1 Calculs du coût de chaque type de latérite stabilisée
6.2.3.2 Interprétation :
6.3 Domaine d’utilisation de la latérite stabilisée
CHAPITRE 7 . APPROCHE ENVIRONNEMENTALE
7.1 Impact socio-économique
7.2 Impacts négatifs pendant la fabrication
7.3 Mesure d’atténuation des impacts négatifs
CONCLUSION
REFERENCES
BIBLIOGRAPHIE
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