Etudes des matériaux entrant dans la fabrication du ferrociment

« Contribution à l’étude du ferrociment à Madagascar » ; tel est l’intitulé de notre présent mémoire. Le choix de notre thème pourrait s’expliquer par les contextes économique et social qui prévalent actuellement à Madagascar.

En effet, posséder sa propre maison relève du rêve pour bien de Malagasy dans le mesure où le coût d’une construction est de plus prohibitif alors que le pouvoir d’achat de la population ne cesse de dégringoler. La technologie de construction progresse à une vitesse vertigineuse actuellement et les chercheurs ne cessent d’innover dans le domaine des matériaux de construction. Cependant le paysage quotidien du Malagasy reste la clochardisation de la classe moyenne, la pénurie de logement ceux qui possèdent les moyens de construire ne peuvent prétendre à un logement confortable ou du moins décent. C’est tout juste s’ils arrivent à réaliser un abri constitué de quatre murs et d’un toit. Les lieux d’aisance et le sanitaire appartiennent au luxe.

Etudes des matériaux entrant dans la fabrication du ferrociment, Le procédé de fabrication, ses constituants ainsi que ses caractéristiques. 

Bien que le férocement soit une technique connue depuis 1850, la région de l’Asie du Sud Est ne l’utilise que depuis peu à travers ses différentes applications dans les domaines de l’agriculture et du bâtiment [2]. De ce fait, le ferrociment est un matériau relativement nouveau, dont la première utilisation en France a commencé vers le milieu du IXX siècle. Il était admis comme matériau de construction vers le milieu du XX siècle en Italie. A travers ses nombreuses applications dans les différentes filières, l’emploie de ferrociment s’accroît rapidement dans le monde entier; mais sa valorisation en tant que « Art » est récente, si bien que sa performance et son potentiel sont relativement ignorés. A Madagascar, le ferrociment est totalement inconnu; il est considéré comme un nouveau matériau de construction. La maîtrise de la technique du ferrociment pourra résoudre les problèmes de logement que nous connaissons aujourd’hui.

Définition
Le Ferocement est un type de béton renforcé de faible épaisseur communément construit à partir de mortier de ciment renforcé avec des lits de fil de fer, continus, de diamètre relativement petit.

Composition du mortier

Les constituants essentiels du mortier qui représentent environ 95% des éléments du férocement sont du ciment Portland, du sable, de l’eau et quelques quantités d’adjuvants .

Ciment

Définition
Le ciment est une poudre fine, obtenue par cuisson à une haute température vers 1450°C et broyage d’un mélange minéral (Calcaire + argile ) qui forme avec l’eau une pâte faisant prise et durcissement progressivement même à l’abri de l’air, notamment dans l’eau. Les ciments sont des liants hydrauliques formés de constituants anhydres, cristallisés ou vitreux.

Les constituants du ciment 
Les éléments constituants du ciment pourraient posséder l’une ou plusieurs des propriétés suivantes :
– des propriétés hydrauliques, c’est-à-dire qu’ils forment par réaction avec l’eau des composés hydratés stables, très peu solubles.
– des propriétés pouzzolaniques, c’est-à-dire qu’ils ont la faculté de former à la température ordinaire, en présence d’eau, par combinaison avec la chaux, des composés hydratés et stables,
– des propriétés physiques qui améliorent certaines qualités du ciment (Accroissement de la maniabilité et de la compacité, diminution du ressuage…) .

a- Clinker Portland (K) :
Le clinker Portland est obtenu par cuisson, au moins à fusion partielle d’un mélange fixé avec précision de matières (farine crue, pâte) contenant du CaO, SiO2, Al2O3, apportés par les calcaires et l’argile de roches sélectionnées. Ce constituant entre dans la composition de tous les ciments.
b- Laitier granulé de haut fourneau(S) :
Le laitier granulé de haut fourneau est obtenu par refroidissement rapide de la scorie fondue, de composition convenable, provenant de la fusion du minéral de fer dans un haut fourneau. Celui-ci doit présenter des propriétés hydrauliques latentes pour convenir à son emploi en cimenterie.
c- Pouzzolanes naturelles (Z)
Les pouzzolanes naturelles sont des produits essentiellement composés de silice, d’alumine et d’oxyde de fer, présentant soit naturellement (lorsqu’elles sont d’origine volcanique) soit après activation thermique, des propriétés pouzzolaniques.
d- Cendres volantes siliceuses (V) ou calciques (W)
Les cendres volantes sont des particules pulvérulentes obtenues par dépoussiérage électrostatique ou mécanique des gaz de chaudières alimentées au charbon pulvérisé.
e- Calcaires (L)
Ce sont des produits obtenus par broyage fin de roches naturelles présentant une teneur en carbonate de calcium – CaCO3 – supérieure à 75%.
f- Fumées de silice (D)
Les fumées de silice sont des particules très fines (environ 1micron) présentant une forte teneur en silice amorphe.
g-Sulfates de calcium
Le sulfate de calcium, généralement du gypse, doit être ajouté en faible quantité aux autres constituants du ciment au cours de sa fabrication, en vue de réguler la prise.
h-Additifs
Les additifs sont des constituants ajoutés pour améliorer la fabrication, ou les propriétés du ciment. La quantité totale des additifs ne dépasse pas 0.5% en masse, à l’exception des sels chlorés limités à 1% dans les CHF-CEM II/A ou B et les CLK-CEM III/C .

Types de ciments 

Selon la norme NF P 15-301 révisé, les ciments courants sont classés suivant leur composition:
– Le ciment Portland : CPA-CEM I
Il contient au moins 95% de clinker et au plus 5% de constituants secondaires.
-Les Ciments Portland composés : CPJ-CEM II/A ou B
Il contient au moins 65% de clinker et au plus 35% d’autres constituants : laitier de haut fourneau, fumée de silice, pouzzolane naturelle, cendres volantes, calcaires. Il est à noter que les ciments Portland et Portland composés englobent les ciments gris et les ciments blancs.
-Le ciment de Haut Fourneau :
-CHF-CEM III/A ou B contient, entre 36 et 80% de laitier et 20 à64% de clinker
– CLK-CEM III /C contient 5 à 9% de clinker et 81 à 95% de laitier de haut fourneau
-Le ciment Pouzzolanique : CPZ-CEM IV/A ou B, contient au moins 81% de laitier et 5 à 9% de clinker.
-Le ciment au laitier et aux Cendres : CLC-CEMV/A ou B
Il contient de 20 à 64ù de clinker, de 18 à 50% de cendres volantes et de 18 à 50% de laitier.

Remarque : Tous ces ciments peuvent comporter au plus 5% de constituants secondaires .

Table des matières

Introduction
Première Partie Etudes des matériaux entrant dans la fabrication du ferrociment, son procédé de fabrication, ses constituants ainsi que ses caractéristiques
Premier chapitre
Généralité
1- Introduction
2- Définition
3- Caractéristique du férocement
Deuxième Chapitre
Matériaux et Matériels
1- Composition du mortier
1-1 Ciment
I-2 Sable
1-3 Les adjuvants
1-4 L’armature de renforcement
1-5 Le mortier
2- Coffrage
3 Outils
Troisième Chapitre
METHODE DE CONSTRUCTION
1 – Montage de coffrage
2- Fixation de l’acier de renforcement et du grillage
3- Préparation du mortier
4- Taloche du mortier
5- Cure
Quatrième Chapitre
ETUDE DE COMPORTEMENT DU FEROCEMENT A LA FLEXION
1- Introduction
2- Facteur Charge
2-1 Déflexion limite admissible
2-2 Fissure admissible
3- Efficacité de recouvrement du grillage des éléments en férocement
3-1 Introduction
3-2 Calcul de recouvrement
3-3 Comportement Mécanique de férocement
3-4 Conclusion
Deuxième Partie ETUDES ET APPLICATIONS
Premier Chapitre
ETUDE DE FEROCIMENT
1- Introduction
2- Matériaux
2-1 Ciment
2-2 Sable
2-3 Renforcements
3- Etude de l’échantillon
3-1 Module de finesse
3-2 Contrainte du Cube de référence
3-3 Evaluation de pourcentage de renforcement
3-4 Mise en place de renforcement
3-5 Confection des échantillons
3-6- Essai de chargement
3-7 Résultats de l’expérience
4- Analyses et commentaires
4-1 Limite de déflexion admissible
4-2 Limite de fissure admissible
5- Conclusion
Deuxième Chapitre
APPLICATION
1-Introduction
2- Programme de confection
2-1 Arrangement du renforcement
2-2 Confection (moulage)
3- Conclusion
Troisième partie PROGRAMATION D’UN LOGICIEL POUR L’ETUDE DE FERROCEMENT A MADAGASCAR
1- Introduction
2- Langage de programmation
3- Description de cette programmation
4- Manipulation
5- Conclusion
Conclusion Générale
Bibliographie
Annexes

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