ETUDE COMPARATIVE DES DIFFERENTES METHODES DE STABILISATION DE LA LATERITE

Définition de la latérite

                   Le mot latérite est tiré du latin « later »qui signifie brique. D’après Dreyfus, les premières « latérites » étaient décrites par le géologue Buchanan en 1807, il désigna ainsi un matériau ferrugineux utilisé dans la construction. D’après RAZAFIMANDIMBY A., « le terme latérite a été utilisé depuis le début de XIX ème siècle pour designer à peu près tous les sols rouges ; la couleur rouge est due à l’accumulation du fer qui est l’élément chimique le plus facilement libéré lors de l’altération des roches soumises au différents types de climats, en particulier dans la région tropical ou équatorial ». D’après AUTRET P., beaucoup d’ingénieurs se sont réunis pour définir la « latérite » comme suit : « matériau de structure vacuolaire, très souvent nuancé et de couleur variant du jaune au rouge plus ou moins foncé et même noire, constitué d’une croûte de plus ou moins continue, d’épaisseur et de dureté variable ayant beaucoup de vide ; de plus ou moins grande résistance en mélange avec une fraction argileuse. » MUKERJI a définit que « les latérites sont des mélanges très variables d’oxydes de fer et d’aluminium, ainsi que de quartz et d’autres minéraux. On les trouve abondamment, dans la ceinture tropicale et subtropicale, généralement juste en dessous de la surface des immenses plaines et clairières, dans des régions subissant une précipitation importante. Leur caractéristique d’ameublissement naturel varie du conglomérat compact à la terre friable. La couleur est très variable : ocre, rouge brun, violette et noire. Le matériau est facile à découper, et il durcit très vite à l’air et devient assez résistant aux agents climatiques. » RIQUIER (1957), a défini la latérite comme étant composée d’une partie dure (véritable roche) sous forme d’oxyde de fer et d’une partie tendre sous forme d’alumine,cette dernière partie étant susceptible de durcir par dessiccation lorsqu’elle est exposée à l’air.

Formation des latérites

                    La formation des latérites ou latérisation est spécifique aux régions tropicales chaudes et humides. Il s’agit d’une altération de la roche mère dont la caractéristique essentielle réside dans la mise en solution puis départ de la silice par le phénomène de lessivage accompagné d’un enrichissement en fer et en alumine sous forme d’oxyde Fe O2 3 et Al O2 3 . Les altérations sont de deux natures différentes :
• l’altération physique ou mécanique qui se traduit par la fragmentation de la roche mère. Elle est essentiellement due aux grands écarts de température journalière ou saisonnière qui font alterner des contraintes de traction et de compression dans la roche en des temps relativement courts ;
• l’altération physico-chimique dont le principal agent est l’eau des pluies. Elle pénètre dans les fractures, dans les fissures ou dans les pores de la roche mère. Ensuite, elle réagit avec les constituants de la roche. Les réactions chimiques qui en résultent peuvent être des dissolutions, des échanges d’ions, des hydratations, des carbonatations, des hydrolyses, des oxydations ou des réductions. Plusieurs facteurs influent aussi sur le phénomène de latérisation. Ce sont le climat, la topographie, la végétation, l’eau et le temps.

Les stabilisants organiques

                    Ce sont des produits chimiques d’origine organique ayant des caractères chimiques susceptibles de modifier ou d’agir sur celles du matériau à stabiliser. Ils sont souvent des liants hydrocarbonés, mais aussi, certaines substances naturelles ou artificielles d’origine organique peuvent jouer le rôle de stabilisant organique. Depuis des années, les plus utilisées sont les bitumes dont leur utilisation est surtout basée sur le revêtement des chaussées pour leur permettre d’avoir une bonne tenue vis-à-vis du passage et de l’action de l’eau. Toutefois, depuis ces dernières années du XXème Siècle, des nouveaux stabilisants organiques sont apparus sur le marché mondial. Ils sont plus souvent d’origine Sud Africaine (par exemple l’Ecobond Soil Stabilizer), mais aussi Américaine (par exemple le Rhénolite), ou Asiatique (par exemple le Reverseal). Leur principe est toujours le même et cela réside généralement sur l’imperméabilisation du matériau et la destruction des propriétés hydrophiles des argiles.

L’argile 

                    D’une manière générale, l’argile est une matière première terreuse susceptible de donner, une fois mélangée à l’eau, des pâtes plastiques à l’origine des produits en terre cuite. C’est l’un des plus anciens matériaux utilisés en céramique par l’homme depuis la haute antiquité et par toutes les civilisations. L’argile est composée, en général, par une large part de silicate l’aluminium plus ou moins hydratée. Ses composants sont l’oxyde d’alumine (environ 40%), l’oxyde de silice (environ 46%), et l’eau (environ 14%). La kaolinite ( 2 5 2 ( ) ) 4 Si O Al OH , la Montmorillonite et l’Illite constituent les minéraux les plus abondants dans les argiles. Les argiles ont des propriétés caractéristiques et variées. Le domaine d’utilisation des argiles est très varié (industrie pharmaceutique, en céramique). L’utilisation des argiles pour la stabilisation des sols, dans le domaine des matériaux et du génie civil est due à leurs facultés à modifier les propriétés physico-chimiques des minéraux par les réactions de neutralisation électrique.

Résistance à la compression à l’état sec

                    Les valeurs que nous allons comparer sont celles obtenues après 28ème jours. Seules les valeurs supérieures à 21 bars, valeur de sécurité, sont considérées.
Interprétation : De point de vue résistance à la compression, les briques stabilisées au ciment sont largement différentes des autres. En comparant les résistances à la compression des autres briques, on peut dire que les briques stabilisées par les stabilisants routiers sont meilleures (toutefois nous tenons à remarquer qu’elles présentent une résistance à l’eau médiocre).

Table des matières

Introduction
PREMIERE PARTIE : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I: LES LATERITES
I.1. Définition de la latérite
I.2. Formation des latérites
I.2.1. Le climat
I.2.2. L’eau
I.2.3. La topographie
I.2.4. La végétation
I.2.5. Roches mères
I.3. Classification des latérites
I.4. Propriétés des latérites
I.4.1. La granulométrie
I.4.2. La compressibilité
I.4.3. La plasticité
I.4.4. La cohésion
I.4.5. L’induration
I.5. Les constituants des latérites
I.5.1. Le fer
I.5.2. L’aluminium
I.5.3. Le titane
I.5.4. La silice
I.5.5. Les minéraux argileux
I.5.6. Le manganèse
I.6. Utilisation des latérites
I.6.1. Utilisation dans le domaine de la construction
I.6.2. Utilisation des latérites en agriculture
I.6.3. Utilisation en métallurgie
I.6.4. Utilisation en céramique
I.6.5. Utilisation dans le domaine routier
Chapitre II: LA STABILISATION
II.1. Définition
II.2. Objectifs
II.3. Paramètre de stabilisation
II.4. Types de stabilisation
II.4.1. Stabilisation mécanique
II.4.2. Stabilisation physique
II.4.3. Stabilisation Chimique
II.5. Les stabilisants
II.5.1. Les stabilisants organiques
II.5.2. Les stabilisants minéraux
II.6. Mécanisme de la stabilisation
II.6.1. Densifier
II.6.2. Armer
II.6.3. Enchaîner
II.6.4. Lier
II.6.5. Imperméabiliser
II.6.6. Hydrofuger
II.7. Exemple de quelques normes pour la construction e . n terre
II.7.1. UBC (Union Building Code USA) pour l’adobe stabilisé
II.7.2. REEF (CSTB) France 1945 pour terre damée stabilisée
II.7.3. Recommandations de l’ONU (Inter American Housing and Planning Center: CINVA)
II.7.4. Recommandation pour l’adobe stabilisé (PEROU)
Chapitre III: LES ADDITIFS
III.1. L’argile
III.2. La chaux
III.3. L’ail ou « . allium sativum »
III.4. Le lait
III.5. Le blanc d’œuf
III.6. Adjuvant hydrofuge
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
A- CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES ET DES PRODUITS FINIS
Chapitre I: IDENTIFICATION DE LA LATERITE
I.1. Identification sur terrain
I.1.1. Analyses préliminaires
I.1.2. Analyse visuelle des fines
I.2. Identification au laboratoire
I.2.1. Masse volumique apparente ρ
I.2.2. Poids spécifique :sγ
I.2.3. Densité apparente dγ
I.2.4. Surface spécifique : wS
I.2.5. Porosité, Compacité
I.2.6. Indice des vides
I.2.7. Teneur en eau naturelle et degré de saturation
I.2.8. Granulométrie
I.2.9. Autres caractéristiques
I.3. Résultats et interprétation
I.3.1. Caractéristiques de la latérite de SABOTSY NAMEHANA
I.3.2. Caractéristiques de la latérite de VONTOVORONA
Chapitre II: CARACTERISATION DES PRODUITS FINIS
II.1. Les essais fondamentaux
II.1.1. Retrait
II.1.2. Absorption d’eau
II.1.3. Résistance à l’écrasement ou à la compression
II.1.4. Résistance à la traction
II.1.5. Résistance au cisaillement
II.2. Les essais complémentaires
II.2.1. Test d’abrasion
II.2.2. Test d’impact
II.2.3. Test d’érosion
B- EXPERIMENTATION DES DIFFERENTES METHODES DE STABILISATION DE LA LATERITE
Chapitre III: EXTRUSION À FROID
III.1. Préparation des matières premières
III.1.1. Broyage
III.1.2. Criblage
III.2. Mise en œuvre de la fabrication
III.2.1. Dosage
III.2.2. Malaxage
III.2.3. Extrusion
III.2.4. Traitement des produits finis
III.3. Déroulement de fabrication
III.3.1. Préparation des matières premières
III.3.2. Provenances des matières premières
III.3.3. Dosage
III.3.4. Mise en œuvre
III.4. Tests sur le produit et résultats
Chapitre IV: UTILISATION DE STABILISANTS ROUTIERS
IV.1. Les matières premières
IV.1.1. La latérite
IV.1.2. Les stabilisant routiers utilisés
IV.2. Confection des briquettes
IV.2.1. Préparation de la latérite
IV.2.2. Détermination de la proportion des stabilisants
IV.2.3. Mélange eau stabilisant
IV.2.4. Le malaxage
IV.2.5. Le moulage
IV.2.6. Le compactage
IV.2.7. Le démoulage
IV.2.8. Le séchage
IV.3. Les différentes briquettes conçues
IV.4. Caractéristiques des briquettes
IV.4.1. Les caractéristiques physiques
IV.4.2. Caractéristiques mécaniques
Chapitre V: STABILISATION PAR LA PAILLE DE RIZ – APPROCHE BIOCHIMIQUE
V.1. Préparation du liant principal par fermentation d . e la paille de riz
V.1.1. Les matières premières utilisées
V.1.2. Essai de fermentation
V.2. Préparation des additifs
V.2.1. Argile
V.2.2. Mélange « chaux – ail – blanc d’œuf – lait »
V.3. Confection des briquettes
V.4. Caractéristiques des briquettes
V.4.1. Porosité
V.4.2. Retrait
V.4.3. Erosion
V.4.4. Résistance à la compression
Chapitre VI: STABILISATION PAR LA PAILLE DE RIZ – APPROCHE CHIMIQUE 
VI.1. Préparation du liant principal
VI.1.1. Essai de solubilisation
VI.1.2. Traitement à la soude
VI.2. Préparation des additifs
VI.2.1. Argile
VI.2.2. Le mélange à base de la chaux
VI.3. Confection des briquettes
VI.3.1. Extraction de la latérite
VI.3.2. Broyage et tamisage
VI.3.3. Dosage
VI.3.4. Malaxage
VI.3.5. Moulage
VI.3.6. Démoulage
VI.3.7. Séchage
VI.4. Caractéristiques des briquettes
VI.4.1. Test sur la porosité
VI.4.2. Test sur la résistance à la compression
VI.4.3. Test de l’érosion
VI.4.4. Test sur le retrait
Chapitre VII: STABILISATION PAR LA CHAUX
VII.1. Organigramme de confection des briquettes
VII.2. Processus de fabrication
VII.2.1. Extraction de la latérite
VII.2.2. Précriblage et criblage
VII.2.3. Malaxage
VII.2.4. Moulage et pressage
VII.2.5. Séchage
VII.3. Caractéristiques des briquettes
VII.3.1. Porosité
VII.3.2. Résistance à la compression
VII.3.3. Densité
Chapitre VIII: STABILISATION PAR LE CIMENT
VIII.1. Déroulement de la confection des briquettes
VIII.2. Composition des briquettes conçues
VIII.3. Caractéristiques des briquettes
VIII.3.1. Porosité
VIII.3.2. Résistance à la compression
Chapitre IX: STABILISATION PAR LA BOUSE DE VACHE
IX.1. Organigramme de confection des briquettes
IX.2. Préparation des stabilisants et additifs
IX.2.1. Bouse de vache
IX.2.2. Mélange « lait-ail-jus de bananier »
IX.3. Processus de fabrication
IX.3.1. Extraction de la latérite
IX.3.2. Tamisage
IX.3.3. Façonnage des éprouvettes
IX.4. Caractéristique des briquettes
IX.4.1. Porosité
IX.4.2. Résistance à la compression
IX.4.3. Test d’érosion
Chapitre X: STABILISATION PAR POLYMERISATION DE MATRICE ARGILEUSE
X.1. Généralité
X.1.1. Définition des géopolymères
X.1.2. Structure et propriétés des géopolymères
X.2. Provenance des matières premières
X.2.1. Latérite
X.2.2. Kaolin
X.3. Confection des éprouvettes
X.3.1. Synthèse du réactif géopolymère
X.3.2. Préparation de la latérite
X.3.3. Réalisation des éprouvettes
X.4. Caractéristiques des produits finis
X.4.1. Résistance à l’eau
X.4.2. Résistance à l’état sec
TROISIEME PARTIE : ETUDE COMPARATIVE DES DIFFERENTES METHODES DE STABILISATION DE LA LATERITE
Chapitre I: COMPARAISON DE PROCEDE DE FABRICATION
I.1. Matières premières
I.2. Facilité de la mise en œuvre
I.3. Comparaison de propriétés
I.3.1. Résistance à l’eau
I.3.2. Résistance à la compression à l’état sec
I.4. Comparaison de prix
I.4.1. Etude des coûts
I.4.2. Résultats
I.5. Comparaison de ces prix
I.6. Comparaison des méthodes par affectation de point . s
I.7. Autres
Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
Annexes

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