STABILISATION DE LA LATERITE PAR UTILISATION DE LA PAILLE DE RIZ

Les principales utilisations de la latérite

                   Tout d’abord, la latérite, d’après sa définition, est utilisée pour la fabrication de briques. Du fait de ses propriétés, elle a été, dès la première civilisation, les matériaux de base, en particulier pour la construction et pour les objets utilitaires. En outre, elle est une des matières premières :
– pour la création de brique, tuile, carrelage, céramique industrielle, Robinetterie, porcelaine, faïence, poteries, canaux, carreaux mur, sol…..
– sur le plan agriculture : la latérite est aussi utilise comme cuve à engrais, stockage
D’eau de terre.
– sur le plan équipements publics : égouts, réservoirs ….
– comme des couches de base et revêtement : quai, barrage de terre, protection des Glissements de terrain, protection contre érosion …..
– pour la fondation des routes et des pistes d’atterrissages.
Enfin, sur l’application industrielle comme la bentonite : concernant les minéraux argileux, dans les forages pétroliers, mélangés à l’eau en proportion variable, pour former « un boue de forage » destinée à empêcher la remontée brutale des fluides sous pression présents dans les roches traversées.

Utilisation de la paille de riz

               Lorsqu’elle est récoltée, l’utilisation de la paille de riz est très diverse si nous ne parlons que pour l’aliment de bétail. Elle est aussi la base de fumier et litière aux animaux domestiques. Et voici quelques autres utilisations :
– Servir de protection du sol : isoler le sol du froid pendant l’hiver; adaptation au climat et permettre néanmoins à l’air de circuler l’été.
– Servir d’isolant thermique.
– Servir de source d’énergie, soit directement comme combustible; biogaz; charbon de bois ; production d’alcool.
– Servir des matériaux de construction dans la technique de torchis et de la bauge.
– Servir de matière première pour la fabrication de papier.
– Permettre d’apporter au sol une quantité très importante de matière organique, et ainsi l’enrichissement en humus.

CARACTERISTIQUE DE LA LATERITE

Choix de l’échantillon : Rappelons que la latérite est répandue dans toutes les régions de Madagascar, recouvrant le socle cristallin et en général de même caractéristique. C’est pour cette raison qui nous a poussé à faire l’étude sur la latérite et nous avons prélevé les échantillons aux environs de Vontovorona.
Caractéristiques et classifications :
Analyse chimique : D’après l’étude faite par Mr. RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely [4], sur l’identification de la latérite de Vontovorona ; voici le tableau résumant la composition chimique (%). D’après ce tableau, la teneur en Kaolinite, la teneur en oxydes et hydroxydes sont plus importantes par rapport aux autres éléments minéraux comme le quartz à 2%.
Classification : Elle est classée parmi les vraies latérites avec le rapport S/R = 0.65 et les sols durs selon l’échelle de consistance de Terzaghi : D’autres formes d’oxyde de fer sont présentes dans le gisement, à savoir la maghémite et la goetite.
Propriétés géotechniques : (résultats et interprétation)
– La granulométrie : [7] L’analyse granulométrique est faite après avoir séché à l’étuve la latérite pour faciliter le tamisage et enlever les grains grossiers. Elle présente une granulométrie fine et serrée, près de 46% des éléments moins de 80µ et les éléments grossiers sont de très faibles quantités (cf. annexe n°6 pour les résultats)
– La plasticité : Les essais sur les limites d’Atterberg de la latérite de Vontovorona ont donné les valeurs suivantes : Avec Wl= 35.95 (%) et Wp = 24.35 (%) on peut tirer que Ip =11.6 (%) et Ic = 1.83 (%) Ces valeurs sont tirées des essais en laboratoire (cf. annexe n°6). Et d’après la classification géotechnique de P & USC donnée par la figure ci après, cette latérite est classée parmi la catégorie d’argile peu plastique (Ap).
– La cohésion : La cohésion d’une terre dépend de la teneur en eau, de sa plasticité et de la dimension des grains. Elle est grande pour une teneur en eau inférieur à Wp avec la finesse de grains. La viscosité du liant ou de l’eau de gâchage intervient aussi sur la cohésion.
– La compressibilité ou essai PROCTOR: On a les valeurs: γd opt = 1.75T/m3 et Wopt = 20.35%; d’après la formule de compressibilité γd = f (W) (cf. annexe n°6 pour les données expérimentales et la courbe Proctor). Ceci indique que la latérite a une proportion élevée en grains fins et sa teneur en eau nous donne une idée sur la possibilité de stabilisation, c’est à dire une terre acceptable pour une stabilisation quelconque .
– Poids volumique apparente : C’est l’ensemble des grains –eau –air qui contient ce volume. Le poids spécifique (γs) est égale à 2.8 T /m3 et le poids volumique (γh) est de 1.675T/m3.
Conclusion : D’après les caractéristiques de la latérite de Vontovorona, on peut dire qu’elle est constituée plus de 40% de grains fins ; elle fait partie de la catégorie d’argile peu plastique, moyennement cohésive à cause de cette plasticité et sa teneur en eau.

PREPARATION DU LIANT PRINCIPAL

             Notre but c’est de confectionner des briquettes c’est-à-dire de les stabiliser. Le stabilisant de notre brique est de la paille de riz traitée par voie chimique et c’est la solubilisation de cette paille par des traitements chimiques qu’on va déterminer.
Essai de solubilisation : Il y a plusieurs dégradations chimiques de paille de riz, soit à des acides forts, soit à des bases, soit à des agents oxydants soit à des alcalins comme la chaux,ammoniaque, soude ….Dans cet essai , on a choisi le traitement alcalin : traitement à la soude qui est facile à utiliser et plus économique de tous.
Procédé (traitement) à la soude : Ce genre de traitement a été introduit par BECKMANN en Norvège vers la fin de ce siècle. C’est un traitement par voie humide de la paille de riz avec de la soude, dans le but d’améliorer la digestibilité des résidus de récolte pour les bétails, c’est à dire essayer de séparer les fibres cellulosiques obtenues par la dissolution de la lignine dans la paille.
– Objectif : Faire dissoudre la paille de riz avec de la soude jusqu’à l’obtention de plus de 50% de la paille dissoute.
– Principe : Faire cuire la paille de riz avec une quantité de soude bien déterminée à température 96°C et à pression atmosphérique. Puis, la laver et la sécher à l’étuve. La perte en poids résultante de la cuisson définie la valeur de la paille dissoute.
– Mode opératoire :
* Mettre 2g de matière sèche dans un bêcher propre déjà pesé.
* préparer la liqueur de cuisson (solution de soude à normalité voulue) et la verser dans le bêcher.
* Faire cuire l’ensemble au réchaud électrique sans oublier l’agitateur à chaque manipulation.
* Vers la fin de la cuisson, laver le résidu à l’eau froide à 50cm3 puis à l’eau chaude de 500 cm3.
* Filtrer le résidu et sécher à l’étuve pendant 3 heures à 105°C.
* Le sortir de l’étuve et le peser. La perte en poids correspond à la paille dissoute.
– Les appareils utilisés :
*échantillon : matière sèche de paille de riz
* bêcher
* thermomètre
*agitateur
*réchaud électrique
*balance de précision
*papier filtre
*étuve
*eau distillée
*soude à 99%
– Les paramètres de cuisson : Les paramètres qui entrent en jeu sont :
o la normalité de la soude versée
o la durée de cuisson
Remarques : Avant toute opération, broyer la paille de riz le plus fin possible et à chaque cuisson, il faut garder :
* la masse de matière sèche à 2g,
* le volume de l’eau distillée versé de 30 ml,
* l’utilisation de l’agitateur,
* la liqueur de cuisson doit être constant, largement dépassé le volume minimum qui immerge totalement l’échantillon et en additionnant de l’eau bouillante lors de la diminution de volume.
* la paille de riz est hachée et broyée pour qu’elle réagisse vite et efficace avec la solution.
– Expression des résultats : La quantité en paille dissoute est déterminée par la formule :
Avec %MD est le pourcentage de matière dissoute
m1 est la masse du bêcher propre (g)
m2 est la masse de matière sèche au départ avec le bêcher (g)
m3 est la masse de matière sèche et le bêcher après attaque sodique (g)
m3 –m1%MD = *100m2 – m1
Interprétation: Chaque courbe nous permet d’affirmer que la normalité, la quantité de soude versée et le temps de cuisson sont très importants pour la dissolution de la paille de riz. Mais il y a quand même une certaine stabilité (ou lenteur) de dissolution quand la durée de cuisson dépasse de 2 h 30 mn. Ceci amène un palier dans la courbe. La réaction de délignification s’arrête à cause de la présence de la lignate dans la liqueur au bout de 3 h de cuisson. Dans ce cas, la soude modifie la lignine sous forme d’un composé sodique soluble. Cette réaction réagit plus vite quand la concentration en soude dans la liqueur est élevée.
Conclusion : La solution est obtenue au bout de 3 heures de cuisson (paille traitée avec une soude 1N à 5 cm3) qu’on va considérer ici comme liant pour stabiliser la latérite. Son pH est neutre et de rapport solide /liquide ¼ : le solide est constitué par le résidu (paille non dissoute) lors du cuisson et le liquide est la liqueur de cuisson (paille mise en solution). On en déduit que presque la totalité de la composition chimique de la paille se trouve dans la liqueur et la composition du résidu n’a pas été identifiée.

CONCLUSION GENERALE

                La disponibilité très importante de la latérite, l’abondance de la paille de riz non consommée par les bétails et non utilisée par les agriculteurs pour leur terre et aussi la demande sans cesse croissante en matériau pour la construction qui nous ont amenées à traiter ce sujet intitulé : « Contribution à l’étude de la stabilisation de latérite par utilisation de la paille de riz : approche chimique ». La latérite que nous avons utilisée est d’une qualité propice à la construction. Les fibres cellulosiques, se trouvant son origine dans la paille de riz, constituent d’être un bon liant pour une stabilisation de la latérite. Ces fibres augmenteront de plus 15 % de la résistance à la compression à l’état sec qu’à l’état humide par rapport à la résistance initiale du matériau. Plus on augmente la proportion de grains fins dans le mélange, plus le matériau est plus cohésif, plastique et résistant. Ceci est vérifié du fait de l’ajout de l’argile dans le mélange, présentant de pourcentage élevé en grains fins et encore plus de sa structure en feuillet capable de retenir fortement l’eau. Les propriétés géotechniques du matériau sont améliorées : de valeurs de résistance à la compression aux environs de 35 bars à sec et à l’humidité de 5 bars en moyenne. En ajoutant encore du mélange C dans la latérite, la chaux vive influe en premier lieu sur la propriété hydrique du matériau. Plus la teneur en chaux vive dans le mélange est élevée, plus le matériau est plus résistant à l’écrasement et sous l’action de l’eau. Sa proportion dans le mélange dépend de type de terre à stabiliser. En effet, l’utilisation de ce mélange présente une résistance à la compression de moins de 40 bars à l’état sec et de 9.5 bars à l’état humide à l’échéance de 28 jours. Ceci augmente encore en fonction de la durée de séchage à cause de la propriété de la chaux : vitesse de réaction lente. Les études que nous avons menées ici résident sur la valorisation de la matière première locale : la latérite et de la paille de riz afin de protéger l’environnement et aussi pour inciter les fabricants de briques à améliorer leur technique de confection de briques crues pour ne pas dépenser de l’énergie. Ces études sont loin d’être complètes et méritent de nombreux approfondissement comme par exemple le mécanisme physico-chimique de la stabilisation en présence de ces deux additifs.

Table des matières

INTRODUCTION
Partie I : GENERALITES
A- LA LATERITE
A.1- Introduction
A.2 – Définition
A.3 – Répartitions géographiques de latérite dans le monde
A.4 – Caractéristiques de latérite
A.5 – Classifications :
A.5. a – Classification basée sur la teneur en minéraux latéritiques selon M FERMOR
A.5. b – Classification pédologique
A.6 – Les principales utilisations de la latérite
B- LA PAILLE DE RIZ 
B.1- Introduction
B.2 – Définition
B.3 – Production du riz
B.4 – Description du riz
B.4.1 – Etude morphologique : appareil végétatif; appareil reproducteur
B.4.2 – Types de cultures
B.4.3 – Paramètres de la culture
B.5 – Obtention de la paille
B.5.1 – Définition de la paille de riz
B.5.2 – Récolte de la paille de riz
B.5.3 – La disponibilité de paille de riz
B.6 – Composition chimique de paille de riz
B.7 – Utilisations de la paille de riz
C- LES ADDITIFS
C.1 – Les argiles
C.2 – La chaux
C.3 – L’ail
C.4 – Le lait
C.5 – L’œuf
Partie II – STABILISATION 
A- TECHNIQUE DE STABILISATION
A.1- Définition du stabilisant
A.2 – Caractéristiques du stabilisant : but – paramètre – choix des terres
A.3 – Les types de stabilisation
A.4 – Les stabilisants
A.5 – Les moyens
A.6 – Mécanisme de stabilisation
B- IDENTIFICATION DES MATIERES PREMIERES
B.1- essai sur terrain
B.1.1 – analyses préliminaires
B.1.2 – analyses visuelles
B.2 – essai en laboratoire : Test granulométrique – Test de plasticité – essai PROCTOR – Masse volumique apparente
C- METHODE DE CARACTERISATION ET PERFORMANCE
C.1 – Porosité
C.2 – Retrait
C.3 – Comportements mécaniques
C.4 – Test à l’érosion
Partie III – TRAVAUX EXPERIMENTAUX 
A – CARACTERISTIQUES DE LA LATERITE
A.1 – Choix de l’échantillon
A.2 – Caractéristiques et classifications
A.3 – Propriétés géotechniques
B – CARACTERISTIQUES DE LA PAILLE DE RIZ
B.1 – Motivation du choix de la paille de riz
B.2 – Composition chimique : teneur en eau – teneur en cellulose – teneur en lignine – teneur en cendre
C – PREPARATION DU LIANT PRINCIPAL
C.1 – Essai de solubilisation
C.2 – procédé (traitement) à la soude
D- PREPARATION DE L’ADDITIF
D.1 – L’argile
D.2 – Le mélange à base de chaux
E- CONFECTION DES BRIQUETTES
E.1 – Organigramme de confection des briquettes
E.2 – Explication de ces opérations
F- RESULTATS SUR LES BRIQUETTES : (sur la porosité – test de résistance à la compression – Retrait – Test à l’érosion)
F.1 – Briques stabilisées avec de la paille de riz seulement
F.1.1- Influence de la paille de riz sur les briquettes stabilisées
F.1.2 – Caractères des briquettes obtenues
F.2 – Briquettes obtenues avec ajout d’argile
F.2.1 – Caractéristiques mécaniques et hydriques des briquettes obtenues
F.2.2 – Influence de l’argile sur les briquettes stabilisées
F.3 – Briquettes obtenues avec ajout d’argile et/ou du mélange à base de chaux
F.3.1 – Caractéristiques mécaniques et hydriques des briquettes obtenues
F.3.2 – Influence de l’argile et/ou du mélange à base de chaux sur des briquettes stabilisées
F.4 – Test à l’érosion
G – TABLEAU RECAPITULATIF DE TOUS LES RESULTATS DES BRIQUETTES OBTENUES A L’ECHEANCE DE 28 JOURS
G.1 – Diagramme d’évolution de ces résultats
G.1.1 – POROSITE
G.1.2 – RESISTANCE A LA COMPRESSION A L ETAT SEC/HUMIDE
G.2 – Analyses et discussions
H- ETUDE COMPARATIVE DES RESULTATS OBTENUS AVEC D’AUTRES RESULTATS
I – AVENIR DES BRIQUES STABILISEES AVEC DE LA PAILLE DE RIZ 
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIES

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