Soutenance mémoire
Les constituants de la terre
Le matériau « terre » est composé de plusieurs éléments :
• Les constituants gazeux ;
• Les constituants liquides ;
• Les constituants solides.
Constituants gazeux C’est principalement de l’air, il est l’atmosphère de la terre. Les constituants gazeux sont localisés dans les cavités. Ils proviennent de l’air extérieur, de la vie des organismes et de la décomposition des matières organiques. L’air emprisonné dans le sol comprend l’azote, l’oxygène et du gaz carbonique et parfois du méthane (résultant de la décomposition de matières organiques).
Constituants liquides C’est la solution de la terre. Ils proviennent à la fois de la pluie et des conditions atmosphériques (brouillard, humidité relative), des apports de l’homme ou des animaux, de la décomposition des roches et des matières organiques. Au titre des constituants liquides figurent : l’eau, les éléments solubles dissous dans cette eau tels que les corps organiques (sucres, alcools, acides organiques) et corps minéraux (acides, bases et sels en partie dissociés en ions
Constituants solides Ils sont composés par les matières organiques et les constituants minéraux.
Constituants organiques : Les constituants organiques ou matières organiques proviennent des organismes végétaux ou animaux du sol, ou apportés au sol. On distingue quatre groupes :
• Les végétaux et les animaux vivants : champignons, bactéries, vers, insectes, etc.
• Les déjections animales, les végétaux et animaux morts mais non encore décomposés ;
• Les matières organiques en décomposition, attaquées par les microbes du sol ;
• L’humus, fraction colloïdale et stable des matières organiques dont la décomposition est très lent.
Dans les conditions normales, ces constituants sont concentrés dans l’horizon supérieur du sol, une épaisseur de 5 à 35 cm environ. Les matières organiques ont une structure ouverte et spongieuse et sont dotées d’une faible résistance mécanique.
Constituants minéraux : Selon leur degré d’altération, on distingue deux groupes de constituants minéraux : Les minéraux inaltérés ou incomplètement altérés qui présentent une composition identique à la roche mère dont ils sont issus. Les cailloux, les graviers, les sables et les silts se trouvent dans ce groupe. Les minéraux altérés qui résultent d’une décomposition chimique des minéraux de la roche mère. Ils sont caractérisés par une forte réduction de leur taille, c’est l’argile ou les terres argileuses. Si l’on se réfère aux dimensions des grains qui la composent, la terre se subdivise en cinq groupes :
Les cailloux : Les cailloux se composent de fragments grossiers de roches, qui ont une taille comprise entre 20mm et 200mm.
Les graviers : Ils sont constitués de fragments de roches de dimension comprise entre 2mm et 20mm. Les graviers sont de natures diverses : granite, calcaire, marbre…
Les sables : Ils sont constitués de grains minéraux dont la taille varie entre 0,02mm et 2mm.
Les limons ou silts : Ils sont constitués de grains de dimension comprise entre 0,002mm et 0,02 mm
Les argiles : Le terme « argile » n’est pas utilisé ici dans un sens minéralogique mais concerne plutôt un mélange d’éléments très fins. En général, ils sont constitués de la fraction de grains inférieurs à 2µ. On classe les argiles en groupes suivant la taille de leur grain, l’épaisseur des feuilles et la surface spécifique. Les groupes les plus fréquemment rencontrés dans les terres argileuses et les argiles naturelles sont : le groupe de la kaolinite, le groupe de la montmorillonite et le groupe des illites.
L’eau et les minéraux argileux
L’interaction des argiles avec l’eau dépend seulement de l’eau qu’ils peuvent tenir aux températures relativement basses (moins de 100 – 150°C). Une compréhension de la nature de cette eau à basse température est très importante, puisqu’il détermine en grande partie la plasticité, l’entreposage, la suspension, le compactage et d’autres propriétés de minéraux d’argile. L’eau, que perdent les argiles aux basses températures, peut être classifiée dans trois catégories :
L’eau absorbée C’est l’eau contenue dans les pores et les capillaires. L’eau absorbée exige très peu d’énergie pour son déplacement (par exemple : sécher à une température seulement un peu au-dessus de la température ambiante).
L’eau adsorbée C’est l’eau autour des surfaces de bords des particules de minéraux d’argiles discrètes aussi bien que sur les surfaces de pores.
L’eau interstitielle C’est l’eau adsorbée par les minéraux argileux ; celle-ci contrôle le gonflement des argiles. L’eau adsorbée et l’eau interstitielle exigent une énergie définie pour leur déplacement complet.
La stabilisation des sols
Définition La stabilisation de la terre a été pratiquée depuis de très longues dates, mais malgré cela, la stabilisation n’est toujours pas une science exacte et l’on ne connaît pas jusqu’à ce jour de stabilisation miracle. Stabiliser la terre c’est modifier les propriétés d’un système terre–eau–air pour obtenir des propriétés permanentes compatibles avec une application déterminée ; en d’autres termes c’est lui donner des propriétés irréversibles face aux contraintes physiques. La stabilisation ne peut intervenir que sur deux caractéristiques de la terre : sa structure et sa texture. On a trois possibilités d’intervention sur la structure et la texture de la terre :
Réduire les volumes des vides entre les particules, c’est-à-dire agir sur la porosité ;
Colmater les vides qui ne peuvent pas être supprimés, c’est-àdire agir sur la perméabilité ;
Améliorer les liens entre les particules, c’est-à-dire agir sur la résistance mécanique.
Stabilisation au ciment
L’addition de ciment, même avant compactage, améliore les caractéristiques du matériau en particulier la réduction de sa sensibilité à l’eau. Avant compactage, le mélange sol-ciment garde toujours les mêmes propriétés que le sol de nature, mais après compactage, le ciment rend irréversible le gain de résistance de compactage. De plus, l’ajout de ciment dans le matériau, en particulier dans le sol modifie la granularité de ce dernier, ce qui implique un déplacement de la courbe de compactage ; pour cela, la sensibilité à l’eau varie avec la teneur en ciment appliquée.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I. La terre [1]
I.1.Définition
I.2.Les constituants de la terre
I.1.1. Constituants gazeux
I.1.2. Constituants liquides
I.1.3. Constituants solides
I.3.Les différents types de terre
I.1.4. Terre graveleuse
I.1.5. Terre sableuse
I.1.6. Terre silteuse ou limoneuse
I.1.7. Terre argileuse
I.4.Les latérites
I.1.8. Définitions
I.1.9. Formation
I.1.10. Classification et caractérisation
II. L’eau et l’argile [8]
I.5.La capacité d’échange [9]
I.6.L’eau et les minéraux argileux [9]
II.1.1. L’eau absorbée
II.1.2. L’eau adsorbée
II.1.3. L’eau interstitielle
I.7.L’eau et la plasticité [9]
III. La stabilisation des sols [10]
I.8.Définition
I.9.Objectifs
I.10.Paramètres de stabilisation
I.11.Choix des terres
I.12.Types de stabilisation [1]
III.1.1. Stabilisation mécanique
III.1.2. Stabilisation physique
III.1.3. Stabilisation chimique
IV. Les stabilisants [13], [14]
I.13.Les stabilisants organiques
I.14.Les stabilisants minéraux
IV.1.1. Stabilisation au ciment
IV.1.2. Stabilisation à la chaux
I.15.Mécanisme de stabilisation et compactage [8], [9]
IV.1.3. Compactage sans stabilisant
IV.1.4. Compactage avec stabilisant
IV.1.5. Récapitulation
DEUXIEME PARTIE : ETUDES PRATIQUES ET EXPERIMENTALES
I. Caractérisation de la latérite
I.16.Propriétés physiques et mécaniques
I.1.1. Teneur en eau naturelle [12]
I.1.2. Densité apparente et poids spécifique [7]
I.1.3. Porosité, Compacité et Indice des vides [12]
I.1.4. Masse volumique [15]
I.1.5. Limites d’Atterberg [12]
I.1.6. Droite de Casagrande
I.1.7. Indice de consistance IC [12]
I.17.Surface spécifique Sw [7]
I.18.Analyse granulométrique [7]
I.19.Classification géotechnique [13]
I.20.Essai Proctor
I.21.Analyse chimique [7]
I.22.Analyse thermique différentielle [7], [16]
I.23.Diffraction des rayons X [7], [16]
I.24.Spectrométrie IR [7], [16]
I.25.Composition minéralogique [7]
II. Les stabilisants routiers utilisés
I.26.La rhénolite
I.27.Le Roadamine
I.28.Le Con Aid CBR PLUS
I.29.L’Ecobond Soil Stabilizer
I.30.Adjuvant
III. Confection des briquettes
I.31.Préparation des matériaux
III.1.1. Préparation de la terre
III.1.2. Détermination de la proportion de stabilisants
III.1.3. Mélange eau stabilisants
III.1.4. Le malaxage
III.1.5. Le moulage
III.1.6. Le compactage
III.1.7. Le démoulage
III.1.8. Le séchage
I.32.Les différents types de briquettes conçus
IV. Performance des briquettes
I.33.Propriétés physiques
IV.1.1. Masse volumique
IV.1.2. Porosité
IV.1.3. Retrait
I.34.Propriétés mécaniques
IV.1.4. Comportement à l’eau et absorption d’eau
IV.1.5. Résistances mécaniques
IV.1.6. Essais complémentaires
TROISIEME PARTIE : RECOMMANDATIONS ET PERSPECTIVES D’AVENIR
I. Recommandations
I.35.Teneur en eau
I.36.Malaxage
I.37.Séchage
I.38.Utilisation
II. Perspective d’avenir
I.39.Proposition de schéma de fabrication
II.1.1. L’extraction des matières premières
II.1.2. Le stockage
II.1.3. La cellule broyage criblage
II.1.4. Le dispositif de mélange des stabilisants avec l’eau
II.1.5. Le malaxage
II.1.6. Le moulage – démoulage
II.1.7. Le séchage
II.1.8. Le stockage et triage des produits finis
II.1.9. Schéma récapitulatif
I.40.Etudes des coûts
II.1.10. But
II.1.11. Méthodologie
II.1.12. Résultats et interprétation
III. Avenir des briques en terre stabilisées à base des stabilisants routiers à Madagascar
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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