Soutenance mémoire
Caractères principaux des sols [3]
Les grains d’un sol ne sont pas liés par un ciment comme c’est le cas du béton, mais ils peuvent être soumis à des forces d’attraction intergranulaires diverses : des forces électriques,… Ces forces sont en général faibles et diminuent rapidement lorsque la distance entre les grains augmente. Elles n’influencent que le comportement des sols à dimensions très faibles. Dans ce cas le sol est doté d’une cohésion. Cette constatation va amener le géotechnicien à définir deux grandes familles de sol :
– les sols grenus qui sont de dimension supérieure à 20 µm (0,02 mm),
– et les sols fins de dimensions inférieures à 20 µm.
Les sols grenus Les sols grenus sont ceux pour lesquels les caractéristiques géotechniques sont déterminées par des forces de volume ou de pesanteur. Ils sont en général pulvérulents. Ils sont surtout définis granulométriquement
On distingue principalement deux sous-familles :
Sables 50 % des grains au moins sont compris entre 0.02 et 2 mm
Graviers 50 % des grains au moins sont compris entre 2 et 20 mm
On peut ajouter pour préciser ces sols, d’autres caractères :
– Nature minéralogique (liée à la composition chimique même de la roche mère) ;
– Forme des grains (liée à la genèse de l’altération mécanique) ;
– Gisement et tri (liés à la ségrégation ou non).
Ainsi de part, leurs altérations mécaniques, on distingue:
– Les sables éoliens : transportés par le vent, se rencontrent généralement sous forme de dunes marines ou continentales ;
– Les sables fluviatiles : se rencontrent dans les alluvions fluviatiles quelques fois sous forme de terrasses ;
– Les sables marins : Comprennent aussi bien les sables littoraux que les sables marins anciens ;
– Les sables résiduels ou arènes : Produits de la fragmentation sur place d’une roche mère propice.
Les sols fins
Les limons (ou silts) : La définition la plus admise est celle d’un sol dont la majeure partie des grains est comprise entre 2 et 20μm (définition purement descriptive). Ils sont en grande partie formés de quartz. On distingue suivant leurs origines :
– Les limons éluviaux formés par altération sur place d’un substratum favorables (à l’altération),
– Les limons de ruissellement et d’inondation qui se présentent en strates.
Les argiles : On peut les définir granulométriquement comme une roche dont les grains sont compris entre 2 et 0,2μm. La plasticité d’un matériau est caractérisée par le fait qu’il peut être déformé d’une façon permanente, à volume constant, sans perdre sa cohésion interne.
Gisement des argiles [5]
Les kaolins proviennent de l’altération, dans certaines conditions, des feldspaths contenus dans les roches granitiques acides. On rencontre deux types de gisements :
– Les gisements « in situ », où la roche est altérée sur place et le kaolin est séparé du reste des minéraux qui constituaient la roche d’origine,
– Les gisements sédimentaires, où les roches granitiques kaolinisées ont été érodées.
Les éléments constitutifs ont été transportés par les eaux courantes et se sont déposés dans des bassins fluviatiles ou lacustres, au voisinage des massifs précédents. Le plus souvent, on les trouve mélangés avec d’autres minéraux détritiques (quartz, micas, etc…) pour former du sable kaolinitique. Les argiles kaolinitiques et argiles réfractaires sont d’origine détritique et leur mode de formation est semblable à celui des kaolins sédimentaires. La kaolinite est entrainée et se dépose dans les lagunes avoisinantes pour donner des gisements de qualité très variable suivant la nature et la quantité des impuretés. Les argiles seront d’autant plus réfractaires, qu’elles seront plus pures. Les impuretés contenues dans les argiles rendent les matériaux cuits moins résistants à la corrosion chimique et aux brusques variations de température. Ces impuretés peuvent être:
– La silice (Si02) : Il faut noter que la silice se rencontre sous différentes formes dans les argiles :
A l’état libre, sous forme de quartz (graviers, sables, etc…). La quantité et la grosseur des grains auront une importance primordiale sur la plasticité de l’argile. Une argile siliceuse à grains fins sera plus plastique qu’une argile siliceuse à grains grossiers. Dans la nature, on rencontre rarement des argiles sans silice libre.
A l’état combiné avec l’alumine (Al2O3) qui entre dans la formule du silicate. La silice ne constitue pas une impureté dans cet état.
A l’état de gel : on trouve également à l’état de gel un peu de silice hydratée, mais toujours en faible quantité.
– Le fer : Les sels contenus dans les argiles sont soit sous forme ferrique, soit sous forme ferreuse. Ils donneront en grande partie la coloration des argiles après cuisson. Ces sels se rencontrent sous forme :
de silicates de fer
d’hydrates de fer : limonite (Fe0 0Hn H20)
d’oxydes de fer : hématite (Fe2 03)
sulfure de fer : pyrite (FeS2). C’est une forme indésirable lors de l’utilisation de l’argile.
Ces sels de fer sont des fondants énergiques et des colorants.
– Les sels de chaux et de magnésie : Se présentant en modules, ils rendent les argiles inutilisables car ils provoquent des éclatements après cuisson.
La chaux se rencontre plus à l’état de calcaire (CaC03) qu’à l’état de gypse (Ca S04 2H20)
La magnésie se trouve sous forme de carbonate (Mg C03) ou de serpentine (2Si02 Mg0 2H20)
Dilués dans la masse, ils se combinent à la silice et à l’alumine pour donner des composés très fusibles.
– Les alcalins (Soude Na20 et potasse K20) : Ils proviennent généralement de la muscovite qui se trouve dans les argiles et quelquefois de feldspath non décomposé.
– Le titane (Ti02) : Le titane est présent dans les argiles sous la forme de Rutile (Ti02) ou sous la forme d’ilménite (Fe0 Ti02). Dans ce derniers cas, l’argile est colorée : la coloration est due aux sels de fer.
– Les minéraux lourds : Ce sont la tourmaline (borosilico-aluminates) et le zircon. Ces minéraux se rencontrent quelquefois dans les argiles, mais en très faible proportion.
– Les sels solubles : On rencontre en petite quantité de sulfates alcalins, des sulfates de chaux, des chlorures de chaux. Ces sels auront une influence néfaste sur la coulabilité des argiles, ou apporteront des efflorescences sur les produits cuits.
– Les matières organiques : Les argiles contiennent fréquemment des matières organiques provenant de la décomposition des végétaux (feuilles, branches, etc…) On les rencontre à l’état colloïdal (humus) et elles améliorent la plasticité du sol. De plus, étant des agents réducteurs, elles agissent sur les sels de fer, les rendent solubles et permettent leur élimination. Certaines argiles, très chargées en matières organiques noires ou grises à l’extraction, cuisent blanc.
Production de BTC
Nous décrirons ici une production de blocs de terre comprimée correspondant à une organisation de production artisanale à l’aide de presse manuelle.
– EXTRACTION de la terre d’un gîte d’emprunt ;
– SECHAGE par épandage en couches minces ou en cyclone à air chaud ;
– BROYAGE pour désagréger les concrétions d’argile ;
– TAMISAGE pour éliminer les éléments indésirables après la préparation générale ;
– MELANGE HUMIDE après ajout de l’eau par aspersion ;
– PESAGE de la quantité du mélange ;
– PRESSAGE du mélange ;
– DEMOULAGE du bloc ;
– CURE HUMIDE d’une durée variable selon le climat et la nature du stabilisant;
– SECHAGE qui doit permettre d’atteindre la qualité requise ;
– STOCKAGE des produits prêts à l’emploi.
CONCLUSION
Nos études contribuent à la réalisation du projet « Volet éducation » de l’ONG Ecoles du Monde sis à Mahajanga. Nos objectifs visent à valoriser les matériaux terre locaux pour la fabrication des briques de terre comprimée (BTC). Au vu des résultats que nous avons obtenus, qui sont suffisamment convaincants, nous pouvons dire que la production des BTC à partir de deux types de sols de la région Boeny, qui sont le sol rouge de Besely et le sol blanc de Marovato, est une réussite dans le projet en cours. Ces deux sols présentent les qualités exigées et requises pour la fabrication des BTC, du point de vue granulométrique. Nous pouvons dire alors que, la valorisation de ces sols est envisageable, c’est-à-dire, qu’on peut parfaitement les utiliser comme matières premières pour les BTC. Nous tenons à noter que ce présent mémoire nous mène à d’autres perspectives qui visent à approfondir nos recherches sur les analyses et essais de nos sols, entre autres la composition chimique et minéralogique, la teneur en oxyde, la tenue à l’eau, ainsi que la variation du dosage de l’eau en vue d’améliorer la qualité de nos BTC. Le travail effectué dans le cadre du projet nous a permis de consolider les connaissances en matière de matériau de construction que nous avons acquis à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I :ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre 1 : PRESENTATION GENERALE DU SOL
1.1. Définition
1.2. Caractères principaux des sols [3]
Chapitre 2 : GENERALITE SUR L’ARGILE [4] [5] [6] [7] [8]
2.1. Historique
2.2. Définition et caractéristiques
2.3. Origine et formation
2.4. Comportements chimiques
2.5. Etats de l’argile
2.6. Gisement des argiles [5]
Chapitre 3 : GENERALITES SUR LES BRIQUES DE TERRE ARTISANALES A MADAGASCAR
3.1. La brique en terre crue
3.2. La brique de terre comprimée
3.3. Presses
3.4. Les atouts
PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES
Chapitre 4 : METHODES EXPERIMENTALES
4.1. Les matières premières
4.2. Caractéristiques des matières premières
Chapitre 5 : ESSAI DE FABRICATION DE BTC
5.1. Presse-moule-dimension
5.2. La production
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
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