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Granulats alluvionnaires
Les gisements de granulats alluvionnaires correspondent à des matériaux non consolidés, généralement déposés pendant l’ère Quaternaire par les glaciers et les cours d’eau. Le gisement fréquent est celui du lit ou de l’ancien lit d’une rivière ou d’un fleuve. En fonction de la situation du gisement par rapport à la hauteur du cours d’eau ou de la nappe phréatique de l’endroit, l’exploitation aura lieu « à sec » ou « dans l’eau » (Mouzouna, 2010).
Granulats concassés de roches massives
Le mode de gisement des roches massives correspond à différents contextes géologiques : roches de profondeur à texture grenue sous forme de filons comme les gabbros, roches de profondeur moyenne à texture microgrenue comme les granites et les granodiorites, roches de surface à texture microlitique comme les basaltes…
Les carrières de roches massives correspondent à des localisations géographiques très différentes. La carrière peut être implantée en plaine, sur un plateau, en montagne…
L’extraction en carrière et la fragmentation de la roche nécessitent un schéma de production bien défini. Les installations varient en fonction de la nature pétrographique de la roche extraite et du débouché commercial des granulats produits (Gbaguidi, 2019).
Granulats de recyclage
Les granulats de recyclage sont obtenus par concassage de produits de démolition issus des bâtiments (bétons, pierres de taille…) ou des chaussées (couches de matériaux granulaires, enrobés bitumineux) et de sous-produits industriels (laitiers de haut-fourneau, mâchefers…).
Extraction et traitement des granulats
La production des granulats nécessite l’extraction et le traitement des matériaux. L’extraction s’effectue dans des carrières utilisant des techniques différentes selon qu’il s’agit de roches massives ou d’alluvions exploités à sec ou en milieu immergé. Le traitement est réalisé dans des installations appropriées généralement situées sur le site de la carrière. Parfois, elles peuvent se situer à un endroit différent du site d’extraction. Il existe cinq principales étapes de production (Figure 9).
Décapage
Il consiste à retirer les terrains situés au-dessus des niveaux à exploiter (terre végétale, roches altérées, niveaux stériles). Les matériaux de découverte peuvent être stockés de façon à pouvoir être utilisés lors du réaménagement de la carrière. L’évaluation correcte du volume des matériaux de découverte est une étape décisive dans l’étude d’un gisement. Une découverte jugée trop importante peut éventuellement amener à renoncer à l’ouverture d’une carrière (Mouzouna, 2010).
Extraction
Extraction en terrain meuble
En site terrestre (milieu sec) ou lorsque le gisement de matériaux alluvionnaires se situe au-dessus du niveau d’eau (nappe phréatique, eau de la rivière), l’exploitation se fait directement avec les engins de travaux publics tels que pelles, chargeuses…L’extraction peut s’effectuer en fouille (par le haut) ou en butte (par le bas) avec une progression latérale du front de taille.
En milieu immergé, l’extraction peut être réalisée par des engins flottants (drague à godets, à grappin ou drague suceuse). Si le milieu immergé est peu profond, elle peut s’effectuer depuis la rive avec des pelles à câble équipées en dragline, des pelles hydrauliques ou des excavateurs à godets. Le dragage ramène à la surface le « tout-venant » qui est ensuite chargé sur chalands, sur camions ou sur bandes transporteuses en bord de rive (Mouzouna, 2010).
Extraction en carrière de roches massives
L’extraction des matériaux rocheux nécessite l’emploi des explosifs. Les tirs de mines provoquent l’abattage de la roche. Les matériaux obtenus sont ensuite chargés et transportés vers le centre de traitement pour le concassage (primaire puis secondaire et parfois tertiaire), le criblage, le lavage et le stockage par classe granulaire. Le schéma de tir précise l’espacement, le diamètre et le nombre de trous de forage. Le choix du type et de la quantité d’explosifs s’effectue en fonction de la nature pétrographique de la roche à abattre et du tonnage visé (Mouzouna, 2010).
Transfert vers le centre de traitement
Le transport des matériaux entre le lieu d’extraction et le centre de traitement s’effectue soit en continu, soit en discontinu. Le transport continu est assuré par des bandes transporteuses. Leur disposition est modifiée en fonction de la progression de l’exploitation. Dans le cas de l’extraction en milieu immergé, un système de tuyauteries ou de bandes transporteuses flottantes est parfois utilisé. Le transport discontinu est assuré par des camions et dumpers pour les extractions terrestres, des chalands ou barges dans le cas des exploitations immergées assez loin des rives (Mouzouna, 2010).
Traitement des granulats
Les opérations de concassage, criblage et lavage peuvent s’effectuer dans des ordres différents, et à une ou plusieurs reprises, pour fabriquer des granulats diversifiés à partir de la roche originelle, qu’elle soit alluvionnaire ou massive (Mouzouna, 2010).
Concassage
Le concassage des matériaux met en œuvre des concasseurs de type à mâchoires, à percussion, à projection centrifuge ou giratoires. La fragmentation par concassage permet de réduire, successivement, la taille des matériaux pour obtenir des éléments granulaires. La fabrication des granulats à partir de roches massives nécessite toujours plusieurs opérations de concassage. Dans le cas des alluvions, le concassage ne s’effectue que sur les plus gros éléments (galets, gros graviers).
Criblage
Les opérations de criblage ou de tamisage permettent de sélectionner les éléments, le crible ne laissant passer dans ses mailles que les éléments de dimensions inférieures à une certaine taille. Une succession de criblage permet de trier les éléments pour obtenir de granulats de différentes classes commerciales.
Lavage
La propreté des granulats est une nécessité industrielle. La présence de boues argileuses ou de poussières mélangées aux matériaux ou enrobant les grains empêche leur adhérence avec les liants, ce qui compromet leur utilisation. Afin de les rendre propres, il est nécessaire de débourber, laver ou dépoussiérer. Dans tous les cas, les eaux de lavage sont décantées dans des bassins spéciaux, de façon à pouvoir être réutilisées ou restituées propres à la rivière ou au lac. Les opérations de criblage et de lavage sont souvent réalisées conjointement, une rampe de jets d’eau étant disposée au-dessus du crible.
Stockage et livraison
En fin de traitement, les produits de qualité obtenus répondent à des critères bien précis, en ce qui concerne la nature des granulats, la forme des éléments, la granularité…Des mélanges en proportions convenables peuvent être réalisés, en vue d’utilisations bien particulières.
Après traitement et classification des granulats, ils sont acheminés vers les aires de stockage, soit sous forme de tas individualisés, soit en trémies ou silos. Différents moyens de transport (train, camion ou chaland) permettent ensuite de les livrer à la clientèle.
Réaménagement des carrières
Le réaménagement des carrières doit s’effectuer progressivement, conformément à la réglementation en vigueur, tout au long des phases d’exploitation, jusqu’à la fermeture du site. Le mode de réaménage-ment doit être défini par l’étude d’impact et précisé dans l’autorisation d’exploiter, avant l’ouverture de la carrière (Mouzouna, 2010).
Au terme de l’exploitation, la restitution du site au milieu naturel doit favoriser le développement de la flore et de la faune. Dans tous les cas, les projets de remise en état et de réaménagement doivent être élaborés par les exploitants de carrières en concertation avec les propriétaires, les communes, les populations riveraines, les associations de protection de la nature, les pouvoirs publics…
En matière de réaménagement, plusieurs solutions peuvent être envisagées qui dépendent du type de carrière (carrière en eau profonde ou peu profonde, carrière à sec) et de la zone du site (urbaine ou rurale). Le réaménagement peut permettre de créer une réserve ornithologique, une base de loisirs, un étang de pêche. Il est également possible de procéder à des reboisements et des réaménagements forestiers, et à des remises en état à des fins agricoles.
Situation des granulats au Maroc
Besoins en granulats
Selon IMANOR (https://www.imanor.ma/ Service de Construction et Matériaux), la demande en granulats en 2018 a été évaluée 9.875.310 m3 pour les sables, 8.619.650 m3 pour les gravettes et 6.256.320 m3 pour les moellons. Les perspectives d’évolution de la demande prévoient en 2020 : 12.520.000 à 13.520.000 m3 de sables, 14.330.000 à 15.330.000 m3 de gravettes et 9.640.000 à 10.360.000 m3 de moellons graviers. Soit au total 24.751.280 m3 en 2018, et 36.490.000 m3 à 39.210.000 m3 en 2020 de granulats (Tableau 3).
En termes de disponibilité des ressources, l’approvisionnement des chantiers en sables se fait essen-tiellement à partir des dunes du littoral. Le prélèvement des sables de plage pose des problèmes de dégradation de l’environnement mais aussi de qualité et de pérennité des bétons. Les granulats alluvionnaires sont les plus recherchés, mais il s’agit d’une ressource qui se renouvelle très lentement, de ce fait les difficultés d’approvisionnement en ce type de granulats se posent avec acuité surtout dans les régions les plus peuplées. L’approvisionnement à partir des lits des rivières pose des problèmes à cause de l’exploitation parfois anarchique et non rationnelle de ces ressources et des conséquences pour l’environnement (www.imanor.ma).
La production de granulats à partir de roches massives permet de satisfaire les exigences des clients en ce qui concerne le secteur de la construction, le principal problème se rapporte à la qualité des produits commercialisés. Ce problème n’est pas lié à la nature de la ressource, mais il est plutôt engendré par la méthode d’exploitation des carrières qui fait que les produits proposés à la commercialisation ne répondent pas toujours aux standards de propreté requis pour la fabrication de bétons de qualité. Les solutions envisagées pour améliorer la qualité des produits consistent, soit à un pré-criblage avant l’entrée du concasseur en vue d’éliminer la terre végétale déposée sur la roche, soit à un lavage des graviers avec un recyclage de l’eau utilisée (www.imanor.ma).
Prix des granulats
Le secteur de la construction consomme plus de 93% de la production totale de granulats. Ces derniers sont utilisés principalement dans le béton hydraulique et les enrobés bitumineux, pour construire les routes et les voies ferrées ainsi que pour diverses autres utilisations, par exemple comme remblai de construction.
Les prix des granulats dépendent des régions, des distances parcourues et du prix du pétrole. En 2018, les prix moyens par m3 étaient de 110,27 DH (6616,2 FCFA), 140,73 DH (8443,8 FCFA) et 111,68 DH (6700,8 FCFA) respectivement pour les sables, les graviers et les cailloux. Les prix unitaires des granulats augmentent au même rythme que l’inflation, et les prix de vente fluctuent en fonction de la proximité des centres de consommation (www.imanor.ma).
Les prix de toute la gamme des granulats subissent les effets de l’offre et de la demande ; de plus, ils dépendent, à l’échelle régionale ou même locale, des coûts de production et de transport, de la complexité du traitement préalable une utilisation finale et de la quantité des matériaux nécessaires, selon les particularités des sites.
Production et distribution des granulats
La structure de production des sables et graviers peut être scindée en deux catégories d’opérateurs (Mouzouna, 2010) :
– la première est composée d’une multitude de petites unités réparties sur tout le territoire national ;
– la seconde catégorie comporte les grandes sociétés qui exploitent industriellement d’importantes carrières situées au voisinage des grandes agglomérations urbaines et des grands chantiers de travaux publics.
Les carrières les plus importantes appartiennent généralement aux grandes entreprises de construction, elles leur permettent d’approvisionner leurs chantiers et leurs unités de préfabrication et de commer-cialiser les éventuels surplus. Ces grandes entreprises ont des carrières permanentes équipées de matériel lourd et ouvrent, en fonction des besoins, des carrières temporaires proches des zones de travaux. Les petits carriers indépendants vendent leurs productions respectives aux entreprises de construction et aux unités de fabrication, et exploitent généralement des carrières temporaires. Le Maroc dispose actuellement de 453 carrières réparties comme suit (Mehdi, 2018) :
315 carrières rocheuses dont 232 produisent du sable de concassage ;
62 carrières situées sur le littoral et les plages (Nador, Layoun, Sidi Ifni, Souairiyia, Kenitra, El Jadida, Tanger) ;
76 carrières exploitant les plages alluviales des principaux oueds.
La distribution est assurée par un nombre important d’unités localisées dans les différentes villes du royaume et par des commerçants ambulants qui approvisionnent directement les chantiers ou les unités de distribution.
Les granulats jouent un rôle essentiel dans la compétitivité économique des zones urbaines ; leur importance, à cet égard, est de plus en plus reconnue. La demande de granulats est principalement locale ou régionale et reflète de près les tendances de la construction au pays. Cependant, dans certaines régions populeuses, les marchés ne sont pas autosuffisants.
La diversité des intervenants du secteur des granulats rend difficile la collecte de données complètes sur la production et la consommation.
EXTRACTION ET CONCASSAGE DES GRANULATS AL-LUVIONNAIRES DE OUAD TASSAOUT
La Société Carrières et Transport Ménara (CTM-Tassaout) exploite les granulats alluvionnaires de Ouad Tassaout selon un schéma de production figurant toutes les opérations de mise en œuvre dans les installations de la carrière. Ce chapitre décrit les opérations suivantes et présente le matériel utilisé :
Extraction et transport des alluvions Concassage et réception des matériaux Transport des granulats (produits finis).
Extraction et transport des alluvions
L’exploitation des alluvions de la rivière Tassaout se fait à sec car l’écoulement de la rivière est saisonnier. L’extraction et le chargement se font avec des pelles hydrauliques tandis que le transport discontinu est assuré par des camions jusqu’à la station de traitement où les matériaux subissent les opérations de concassage, criblage et lavage qui peuvent avoir lieu dans des ordres différents et à une ou plusieurs reprises pour fabriquer des granulats de différentes classes.
Concassage et réception des matériaux
Présentation du matériel
Avant de décrire l’ensemble des opérations de traitement des alluvions pour donner les produits finis (granulats), il convient de présenter le matériel utilisé dans ces opérations dans la carrière de Tassaout. Les illustrations photographiques sont en annexe 2.
Concasseur à cône
Le concasseur à cône est adapté au concassage de divers minerais et roches de dureté allant de mi-dure à dure. Il a les avantages d’un matériel fiable, de haute productivité, de réglage facile et de faibles coûts opérationnels. Le système de libération à ressort du concasseur à cône agit comme une protection contre les surcharges et permet aux matériaux non broyés de passer par la chambre de concassage sans endommager le concasseur (Elbouchikhi, 2013).
Concasseur à mâchoire
Le concasseur à mâchoire est une machine à broyer des roches. L’appellation «à mâchoire» est due au dispositif de concassage qui reprend le principe de base d’une mâchoire, avec une paroi fixe et une mobile, la roche étant coincée entre les deux.
Ce concasseur associe donc deux mouvements : un mouvement de compression (de gauche à droite) afin de concasser la roche et un mouvement de friction (du haut vers le bas) afin de faire descendre les matériaux vers le convoyeur de réception des matériaux broyés. Les débits de telles machines sont conditionnés par leur taille d’ouverture et le réglage du côté fermé à la base des mâchoires, là où sortent les granulats.
Les mouvements répétitifs de la partie mobile, entraînés généralement par un moteur et une courroie, brisent la roche en petits morceaux, la transformant en un produit fini commercialisable. Le concasseur
à mâchoire reste de très loin le concasseur le plus populaire dans le monde, grâce à sa conception rudimentaire, sa fiabilité et sa maintenance peu coûteuse (Elbouchikhi, 2013).
Convoyeur
Le convoyeur à bande permet le transport des granulats à l’aide d’une bande transporteuse entraînée par un groupe de motorisation (central ou en extrémité). Un convoyeur à courroie peut être horizontal ou incliné. La courroie peut être plate ou en auge ou les deux. Un convoyeur à bande se compose (wikipédia.org) :
d’un tambour d’entraînement et d’un système de propulsion (motoréducteur) ; d’un rouleau d’extrémité ; d’un châssis porteur avec une sole de glissement ou des rouleaux assurant le soutien de la bande; d’une bande transporteuse.
Scalpeur
Le scalpeur assure le pré-criblage avant concassage ainsi que l’éviction des matériaux les plus fins, sales et chargés de terre ou d’argile. Il combine un haut rendement unitaire, un faible entretien et un coût d’exploitation économique (chauvin.org).
Trémie
La trémie est un grand entonnoir de forme pyramidale renversée qui permet de stocker puis de déverser par gravitation les matériaux à traiter (wikipédia.org).
Station de concassage de Tassaout
La Figure 10 représente le schéma simplifié de la station de concassage de Tassaout. Le Tableau 4 contient la signification des abréviations se rapportant à la Figure 10.
L’extraction des alluvions se fait grâce à des pelles hydrauliques tandis que le transport est assuré par des camions jusqu’à la station de traitement pour le concassage, le criblage et le lavage des granulats. Les camions déversent la matière première (le tout-venant) dans une trémie TRM1 ; elle arrive à l’alimentateur ALM1 par l’intermédiaire du convoyeur CNV1, et subit un pré-criblage dans un scalpeur.
Les éléments de dimension supérieure à 80 mm tombent directement dans le concasseur à mâchoire CM. Les éléments de dimension inférieure à 80 mm représentent les passants.
Les passants du scalpeur et les matériaux concassés du CM se rencontrent dans le CNV2 qui les amène au crible CB1 où se fait une deuxième séparation. Les éléments de dimension supérieure à 16 mm sont amenés par le CNV6 au tunnel 1 qui alimente ALM2. Les éléments de dimension inférieure à 16 mm continuent le circuit sur le CNV3 jusqu’au crible à lavage où ils subissent un lavage qui les débarrassent d’une proportion importante de fines. À ce stade, les éléments de dimension supérieure à 6 mm sont les refus (les roulés), et ils sont évacués grâce au CNV4 vers l’aire de stockage des granulats de classe 15/25 mm.
Les éléments de dimension inférieure à 6 mm passent à l’hydrocyclone où ils subissent un lavage pour donner les sables roulés-concassés RC 0/4 qui sont transportés par le CNV5 vers leur aire de stockage. Le CNV6 transporte les éléments de dimension supérieure à 16 mm au tunnel 1 où se trouve ALM2 qui est le principal alimentateur des gravillons G1, G2, 3/8 et des sables concassés- concassés secs CCS 0/4. Les éléments sont conduits par le CNV7 vers TRM2 où le débit est contrôlé pour ALM3 donc pour le BC. Après leur concassage, ils passent au crible CB2 et sont transportés par CNV9 pour la séparation : les CCS 0/4 passent à l’hydrocyclone grâce au CNV10 pour donner des RC 0/4 ; les 3/8 qui sont évacués par CNV11, les 8/15 sont transportés par CNV14 et les 15/25 par CNV15. Les éléments de dimension supérieure à 25 mm reviennent au TRM 3 qui alimente TRM2 par CNV12. Les matériaux contenus dans le tunnel 2 sont principalement les 15/25 et les éléments de dimension supérieure à 6 mm (les roulés). Ils passent à TRM4 puis à ALM4 qui est le principal alimentateur du BC2 ; par le convoyeur CNV16 ils passent au crible CB3 puis sont convoyés par CNV17 au crible CB4 pour donner finalement des gravillons G2 de classe 15/25 mm, G1 de classe 8/15 mm et des gravillons 3/8 mm. Les refus des CB3 et CB4 qui ont des éléments de dimension supérieure à 25 mm retournent par CNV18 et CNV19 à TRM 4 (Figure 10).
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Table des matières
INTRODUCTION GÉNÉRALE
PREMIÈRE PARTIE : PRÉSENTATION DE LA STATION DE CONCASSAGE DE OUAD TASSAOUT, DU SITE D’ÉTUDES ET GÉNÉRALITÉS SUR LES GRANULATS 3
1 PRÉSENTATION DE LA STATION DE CONCASSAGE DE OUAD TASSAOUT ET DU SITE D’ÉTUDES
Introduction
1.1 Présentation de la station de concassage et des Sociétés
1.1.1 Station de concassage de Ouad Tassaout
1.1.2 Présentation de l’Entreprise Carrières et Transport Ménara (CTM)
1.1.3 Présentation de l’Entreprise Ménara Préfa (MP)
1.1.4 Description des postes des Sociétés CTM et MP
1.2 Situation géographique
1.3 Contexte géologique
Conclusion
2 GÉNÉRALITÉS SUR LES GRANULATS
Introduction
2.1 Définition des granulats
2.2 Différents types de granulats
2.2.1 Granulats alluvionnaires
2.2.2 Granulats concassés de roches massives
2.2.3 Granulats de recyclage
2.3 Extraction et traitement des granulats
2.3.1 Décapage
2.3.2 Extraction
2.3.2.1 Extraction en terrain meuble
2.3.2.2 Extraction en carrière de roches massives
2.3.3 Transfert vers le centre de traitement
2.3.4 Traitement des granulats
2.3.4.1 Concassage
2.3.4.2 Criblage
2.3.4.3 Lavage
2.3.4.4 Stockage et livraison
2.3.4.5 Réaménagement des carrières
2.4 Situation des granulats au Maroc
2.4.1 Besoins en granulats
2.4.2 Prix des granulats
2.4.3 Production et distribution des granulats
Conclusion
DEUXIÈME PARTIE : MÉTHODES D’EXTRACTION ET DE CONCASSAGE ET CARACTÉRISATION GÉOTECHNIQUE DES GRANULATS ALLUVIONNAIRES DE OUAD TASSAOUT
3 EXTRACTION ET CONCASSAGE DES GRANULATS ALLUVIONNAIRES DE OUAD TASSAOUT
Introducion
3.1 Extraction et transport des alluvions
3.2 Concassage et réception des matériaux
3.2.1 Présentation du matériel
3.2.1.1 Concasseur à cône
3.2.1.2 Concasseur à mâchoire
3.2.1.3 Convoyeur
3.2.1.4 Scalpeur
3.2.1.5 Trémie
3.2.2 Station de concassage de Tassaout
3.2.3 Transport des granulats
Conclusion
4 RÉSULTATS DES ESSAIS DE LABORATOIRE SUR LES GRANULATS ALLUVIONNAIRES DE OUAD TASSAOUT
Introduction
4.1 Analyse granulométrique
4.1.1 But et principe de l’essai
4.1.2 Calcul du module de finesse du sable
4.1.3 Résultats et interprétation
4.2 Essai d’équivalent de sable à 10 % des fines
4.2.1 But et principe de l’essai
4.2.2 Résultats et interprétation
4.3 Mesure du coefficient d’aplatissement des granulats
4.3.1 But et principe de l’essai
4.3.2 Résultats et interprétation
4.4 Mesure de la propreté superficielle
4.4.1 But et principe de l’essai
4.4.2 Résultats et interprétation
conclusion
TROISIÈME PARTIE : FORMULATION D’UN BÉTON HYDRAULIQUE À BASE DE GRANULATS ALLUVIONNAIRES DE OUAD TASSAOUT
5 PRÉSENTATION DE LA MÉTHODE DE FORMULATION DU BÉ- TON HYDRAULIQUE
Introduction
5.1 Données principales
5.2 Détermination du rapport C/E
5.3 Détermination du dosage en ciment C
5.4 Traçage de la courbe granulométrique de référence OAB
5.5 Détermination du dosage des différents granulats
5.6 Détermination de la compacité
du béton et du volume des matériaux secs
Conclusion
6 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS DE LA FORMULATION DU BÉTON
Introduction
6.1 Formulation finale du béton
6.2 Confection et conservation des éprouvettes
6.3 Essai de résistance à la compression simple
6.4 Résultats des essais de résistance à la compression simple
Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALE ET RECOMMANDATIONS
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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