essai de stabilisation biotechnologique de la...
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
MENTION : Science et Ingénierie des Matériaux
Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du Diplôme Master :
titre Ingénieur en Science et ingénierie des Matériaux
ESSAI DE STABILISATION
BIOTECHNOLOGIQUE DE LA LATERITE EN
UTILISANT DES DECHETS DE SUCRERIE : CAS
DE LA VINASSE ET DE LA BAGASSE
Présenté par : Monsieur RAFALIRAVAKA Tody
Et Soutenu publiquement le : mardi 16 juillet 2019
Directeur de mémoire : Docteur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, Maître de conférences
Promotion 2017
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
Mention : Science et ingénierie des Matériaux
Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du Diplôme Master :
titre Ingénieur en Science et ingénierie des Matériaux
ESSAI DE STABILISATION
BIOTECHNOLOGIQUE DE LA LATERITE EN
UTILISANT DES DECHETS DE SUCRERIE : CAS
DE LA VINASSE ET DE LA BAGASSE
Présenté : Monsieur RAFALIRAVAKA Tody
Membres du jury :
Président : Madame RANDRIANARISON Mino Patricia, Maître de conférences
Examinateurs : Monsieur RANAIVONIARIVO Gabriely, Professeur Titulaire
Madame RAKOTOMALALA Zolimboahangy, Maître de conférences
Monsieur RAKOTOMANANA Niandry Maminirina, Maître Assistant
Rapporteur : Monsieur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, Maître de conférences
Soutenu le : mardi 16 juillet 2019
Promotion 2017
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RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
A
TENY FISAORANA
Ambonin’ny zava-drehetra dia tsy nahavita ity asa fikarohana ity aho raha tsy teo
ny fitiavana sy ny famindrampon’Andriamanitra. Noho izany dia atolotro Azy ny
fisaorana sy fankasitrahana tamin’ny nanomezany ahy hery, tanjaka sy fahasalamana ary
ireo soa maro tsy voatanisa nomeny ahy.
Fankasitrahana manokana no atolotro ireto olona manaraka ireto noho ny
fanampiany tamin’ny fanatontosana ity asa fikarohana ity :
Andriamatoa RAKOTOSAONA Rijalalaina, Talen’ny Sekoly Ambony Pôliteknika eto
Antananarivo ;
Ramatoa RANDRIANARISON Mino Patricia, Tompon’andraikitry ny Sampana« Science et
Ingénierie des Matériaux », izay nanome ahy ny fahazoan-dalana hampiraty ity asa fikarohana ity ary
nanaiky ho filoha ny fampiratina izany asa izany.
Andriamatoa RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, Mpanoro lalana ity asa fikarohana ity ary na
dia maro aza ny andraikitra sahaniny, dia tsy nitsahatra nahafoy fotoana nanampy sy nanolo-kevitra ahy
teo amin’ny lafiny teknika, pedagojika ary ireo anatra samihafa.
Andriamatoa RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely ;
Ramatoa RAKOTOMALALA Zolimboahangy;
Andriamatoa RAKOTOMANANA Niandry Maminirina, Mpampianatra eto amin’ny
Sekoly Ambony Pôliteknika;
Ny CNRIT sy ny tompon’andraikitra rehetra ao amin’ny bloc teknika Ankatso izay tsy
nitsahatra nahafoy fotoana nanampy ny fikarohana izay natao.
Atolotro ihany koa ny fankasitrahana feno ho an’ny fivondronamben’ny mpampianatra eto
amin’ny Sekoly Ambony Pôliteknika indrindra fa ireo mpampianatra sy tompon’andraikitra ao
amin’ny Sampana « Science et Ingénierie des Matériaux ».
Fisaorana sy fankasitrahana manokona no atolotro ny reniko, ny raiko, ny vadiko, ny iray tam-
po amiko ary ny fianakaviana rehetra tsy nitsahatra nankahery sy nanampy ahy ara-bola na ara-
pitaovana.
Farany, tsy ho haiko ny tsy hisaotra ireo namako sy ireo rehetra nandray anjara na alavitra na
akaikiky tamin’ny fanatsarana ity asa fikarohana ity.
Misaotra !!!
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
B
REMERCIEMENT
Par-dessus tout, je tiens à remercier Dieu qui par sa miséricorde, m’a donné la santé et la force
qui m’ont permis de mener à terme mes études et de terminer jusqu’au bout les travaux
relatifs à ce mémoire.
J’adresse mes plus profonds remerciements aux personnes suivantes pour leur contribution à
ce travail de recherche.
Monsieur RAKOTOSAONA Rijalalaina, Professeur, Directeur de l’Ecole Supérieure
Polytechnique d’Antananarivo
Madame RANDRIANARISON Mino Patricia, Maître de conférences, Chef de
Département Sciences et ingénierie des Matériaux, qui m’a donné l’autorisation de présenter
ce travail et d’avoir consenti à présider ce présent mémoire ;
Monsieur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, Maître de conférences, malgré ces
nombreuses responsabilités, il a accepté d’être mon encadreur, en dépit de la lourdeur des
tâches qui lui incombent a fait tout son possible pour prodiguer des conseils dans l’orientation
et l’élaboration du présent mémoire.
Monsieur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Professeur titulaire
Madame RAKOTOMALALA Zolimboahangy, Maître de conférences,
Monsieur RAKOTOMANANA Niandry Maminirina, Maitre-Assistant, qui a accepté
de faire partie des membres de ce jury;
L’ensemble des personnels du CNRIT et du bloc technique Ankatso qui m’ont
toujours aidé durant l’exécution de ce présent mémoire
Je voudrais également adresser mes remerciements à tous les enseignants à l’École Supérieur
Polytechniques d’Antananarivo, en particulier ceux du Département Sciences et Ingénierie
des Matériaux, de qui nous avons eu l’essentiel de notre formation durant ces cinq années
d’études;
Un grand merci pour ma mére, mon pére, ma femme, mes frères et soeur et toutes la famille
qui m’ont souténu et financé pendant mes études et ce present mémoire.
Enfin un grand merci à tous mes collègues qui m’ont aidé pendant ce travail.
Merci !!!!!
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
C
SOMMAIRE
TENY FISAORANA
REMERCIEMENT
SOMMAIRE
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES PHOTOS
LISTE DES ABREVIATIONS ET NOTATIONS
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIES
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LA LATERITE
CHAPITRE 2 : ETUDES EFFECTUES SUR LA LATERITES A MADAGASCAR
CHAPITRE 3 : STABILISATION
CHAPITRE 4 : STABILISATION BIOTECHNOLOGIE
CHAPITRE 5 : VINASSE ISSUE DE LA CANNE A SUCRE
PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES
CHAPITRE 6 : ESSAI DE LA STABILISATION BIOTECHNOLOGIE DE LA
LATERITE
CHAPITRE 7 : RESULTATS ET DISCUSSIONS
PARTIE III : ETUDES ECONOMIQUES ET ENVIRONEMENTALES
CHAPITRE 8 : ETUDES SOCIO-ECONOMIQUES
CHAPITRE 9 : EVALUATION ENVIRONEMENTALES
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
TABLE DES MATIERES
RESUME
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
D
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Structure de la latérite selon RAZAFIMANDIMBY ............................................................... E
Figure 2 : Répartition des latérites dans le monde ................................................................................ 14
Figure 3 : Colonne de tamis .................................................................................................................. 17
Figure 4 : Courbe d’Analyse granulométrique de la latérite de Vontovorona (source) ........................ 25
Figure 5 : Spectrogramme de Fluorescence X de la latérite de Vontovorona ....................................... 28
Figure 6 : Évolution de la distance de l’enfoncement en fonction de la force d’enfoncement à 25
coups. ..................................................................................................................................................... 30
Figure 7 : schéma du processus de fabrication d’alcool artisanal ......................................................... 43
Figure 8 : le digesteur industriel pour le traitement des vinasses .......................................................... 47
Figure 9 : Schéma du processus de stabilisation par la méthode biotechnologique .............................. 54
Figure 10 : étape du travail .................................................................................................................... 60
Figure 11 : Evolution des résistances à la compression maximale moyenne à l'état sec et à l’état
humide en fonction de la classe granulaire du sable utilisé ................................................................... 67
Figure 12 : Evolution de la porosité moyenne en fonction de la classe granulaire du sable utilisé ...... 68
Figure13 : Evolution de la résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide
en fonction de la quantité de sable (en MPa) ........................................................................................ 70
Figure 14 : Evolution de la porosité moyenne en fonction de la quantité du sable utilisée .................. 70
Figure 15 : courbe de granularité de la latérite de Vontovorona après correction granulométrique ..... 71
Figure 16: Evolution de la résistance à la compression maximale moyenne en MPa à l'état sec et état
humide de l’essai A en fonction du temps de maturation ...................................................................... 75
Figure 17: Evolution de la résistance à la compression maximale moyenne en MPa à l'état sec et état
humide de l’essai A en fonction du temps de maturation ...................................................................... 75
Figure 18 : Evolution de la Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide
en fonction du temps de maturation de l’essai B ................................................................................... 78
Figure 19 : Evolution de la porosité moyenne des éprouvettes en fonction du temps de maturation de
l’essai B ................................................................................................................................................. 78
Figure 20 : Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide de l’essai C ... 81
Figure 21 : porosité moyenne de l’essai C ............................................................................................ 81
Figure 22 : Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide de l’essai
D………………………………………………………………………………………………………62
Figure 23 : porosité moyenne de l’essai D……………………………………………………………62
Figure 24 : Evolution de la résistance optimale à l’état sec et à l’état humide en fonction du
pourcentage de la fibre de bagasse utilisé ............................................................................................. 84
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
E
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : constituants majeurs de latérites ........................................................................................... 3
Tableau 2 : formation des latérites selon les produits d’altération selon la roche mère .......................... 6
Tableau 3 : formes minéralogiques des oxydes présents dans les latérites ............................................. 8
Tableau 4: classification des latérites selon LACROIX .......................................................................... 8
Tableau 5: Norme de degré de plasticité d’un sol selon leur indice de plasticité .................................. 22
Tableau 6: Conditions des essais PROCTOR selon la norme NF P 94 – 093 ....................................... 23
Tableau 7: norme de qualité d’un sol selon l’indice de portance C.B.R ............................................... 24
Tableau 8: Résultats de l’Analyse granulométrique par tamisage ........................................................ 25
Tableau 9 : Le résultat de l’analyse granulométrique par sédimentation .............................................. 26
Tableau 10: Composition chimique de la latérite de Vontovorona ....................................................... 27
Tableau 11: Comparaison de la composition chimique de la latérite de Vontovorona par rapport à
d’autres gisements . ............................................................................................................................... 27
Tableau 12: Résultat de l’analyse de la composition minéralogique de la latérite de Vontovorona
source .................................................................................................................................................... 28
Tableau 13 : Caractéristiques géotechniques de la latérite de VONTOVORONA ............................... 29
Tableau 14 : Valeur distance de l’enfoncement et l’effort d’enfoncement à 25 coups ......................... 30
Tableau 15 : Composition moyenne de la canne à sucre ....................................................................... 41
Tableau 16 : Valeurs moyennes de saccharose, de sucres réducteurs et de fibres du complexe
Saccharum (k)........................................................................................................................................ 42
Tableau 17 : Composition chimique des principaux produits de la canne ............................................ 43
Tableau 18 : Composition de vinasse de canne à sucre ......................................................................... 49
Tableau 19 : Les valeurs locales ............................................................................................................ 51
Tableau 20 : Comparaison de la composition des vinasses ................................................................... 52
Tableau 21 : Composition de l’essai de correction granulométrique de chaque bac de maturation ...... 60
Tableau 22 : Composition de l’essai de variation du pourcentage du sable de chaque bac de maturation
............................................................................................................................................................... 61
Tableau 23 : Composition de l’essai de dosage en bagasse de chaque bac de maturation .................... 61
Tableau 24: résultats sur l’influence de la variation de la classe granulaire du sable utilisé................. 66
Tableau 25 : Récapitulatif des résultats obtenus sur l’influence de la variation de la classe granulaire
du sable utilisé ....................................................................................................................................... 67
Tableau 26: résultats de l’influence de la quantité du sable utilisée...................................................... 69
Tableau 27: récapitulatif des résultats obtenus sur l’influence de la quantité du sable utilisée ............ 70
Tableau 28 : Les résultats de l’analyse granulométrique de la latérite corrigée .................................... 71
Tableau 29 : résultats obtenus pour l’essai n° A ................................................................................... 73
Tableau 30 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai A ............................................................... 75
Tableau 31 : dosages des différents constituants dans chaque essai ..................................................... 76
Tableau 32: résultats obtenus dans l’essai n° B ..................................................................................... 77
Tableau 33 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai B ................................................................ 78
Tableau 34: résultats obtenus dans l’essai n° C ..................................................................................... 80
Tableau 35 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai C ................................................................ 81
Tableau 36: résultats obtenus dans l’essai n° D .................................................................................... 82
Tableau 37 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai D ............................................................... 83
Tableau 38 : Les résistances optimales obtenues sur les éprouvettes testées après les essais effectués
sur la stabilisation biotechnologique de la latérite de Vontovorona ...................................................... 84
Tableau 39: la production annuelle de brique cuite à ANTANANARIVO et ses environs .................. 87
Tableau 40: La demande non satisfaite de briques ................................................................................ 87
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
F
Tableau 41: Programme de production pendant les cinq premières années du projet et le part visé sur le
marché ................................................................................................................................................... 88
Tableau 42: Matériels nécessaires pour la production pendant les cinq premières années ................... 90
Tableau 43: Nombre de personnels pendant les cinq premières années de production ......................... 90
Tableau 44: Coût des matériels de fabrication de la première année de la production ......................... 91
Tableau 45: Coût de la construction de l’infrastructure ........................................................................ 91
Tableau 46: Montant de l’infrastructure ................................................................................................ 91
Tableau 47: Coût des matériels et mobiliers de bureau ......................................................................... 92
Tableau 48: Coût des autres matériels ................................................................................................... 92
Tableau 49: Coût des investissements nécessaires ................................................................................ 92
Tableau 50: Coût annuel des matières premières et autres charges pendant les 5 premières années de
production : ........................................................................................................................................... 93
Tableau 51: Le frais du personnel annuel pendant les cinq premières années de production ............... 94
Tableau 52: Amortissement annuel des matériels de fabrication .......................................................... 96
Tableau 53: Durée de vie et Amortissement ......................................................................................... 97
Tableau 54: L’amortissement annuel de la construction, du matériel de transport, d’installations
électrique et de matériel de bureau ........................................................................................................ 98
Tableau 55: Le prix de revient de production de brique et coût unitaire de brique ............................... 99
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
G
LISTE DES PHOTOS
photo 1 : Lavage lors de l’analyse granulométrique par tamisage ........................................................ 17
photo 2: Mise œuvre de l’analyse granulométrique par sédimentation ................................................. 19
photo 3: Appareil de CASAGRANDE pour la détermination de limite de liquidité ............................ 22
photo 4: Rouleaux de mortier pour la détermination de plasticité ........................................................ 22
photo 5: moule utilisé pour l’essai de PROCTOR ................................................................................ 24
photo 6: moule chargé de latérite avant saturation dans le bac à imbibition ......................................... 24
photo 7: Essai Proctor ............................................................................................................................ 24
photo 8 : Champs de canne à sucre ....................................................................................................... 42
photo 9 : distillation ............................................................................................................................... 46
photo 10 : Vinasse de distillerie ............................................................................................................ 47
photo 11: Site de prélèvement de la latérite pour la caractérisation et la réalisation des essais ............ 53
photo 12: latérite .................................................................................................................................... 55
Photo 13 : tamisage de la latérite ........................................................................................................... 55
Photo 14 : eau distillé ............................................................................................................................ 56
Photo 15 : Changement de couleur du papier pH .................................................................................. 56
Photo 16 : 1 bidon de vinasse ................................................................................................................ 56
Photo 17 : bagasse de canne à sucre jusqu’à l’obtention des fibres de 2 à 4 cm ................................... 57
Photo 18 : bac de maturation utilisé ...................................................................................................... 57
Photo 19 : Moule et piston utilisés lors du moulage.............................................................................. 58
Photo 20 : balance de précision ............................................................................................................. 58
Photo 21 : pesage des matières premières ............................................................................................. 59
Photo 22 : malaxage manuel du mélange .............................................................................................. 59
Photo 23 : moulage par Machine multifonctionnelle du type TESTWELL .......................................... 62
Photo 24 : Eprouvettes cylindrique après moulage-démoulage ............................................................ 63
photo 25: pesage de l’éprouvette humide .............................................................................................. 64
Photo 26 : immersions des éprouvettes pour trouver la porosité et la résistance compression à l’état
humide ................................................................................................................................................... 64
photo 27: Presse pour briques autobloquantes ...................................................................................... 89
Photo 28 : Briques autobloquantes ........................................................................................................ 89
Photo 29 : Presse pour briques autobloquantesPhoto 30 : Briques autobloquantes .............................. 89
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
H
LISTE DES ABREVIATIONS ET NOTATIONS
% : Pourcent
pH : Potentiel d’hydrogène
Réc.sec. : Résistance à la compression maximale à l’état sec
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎. : Résistance à la compression maximale à l’état humide
Fappl : Force appliquée
AFNOR : Association Française de Normalisation
CBR : Californian Bearing Ratio
CNRIT : Centre National de Recherche Industriels et Technologiques
ESPA : Ecole Supérieur Polytechnique d’Antananarivo
DBO : Demande Biologique en oxygène
DCO : Demande Chimique en oxygène
MES : Matière en Suspension
Ar : Ariary
CUA : Commune urbaine d’Antananarivo
CBR : Californian Bearing Ratio
cm : Centimètre
C(t) : Correction due à la température
C(m) : Correction due au ménisque
C(d) : Correction due au défloculant
Km : kilomètre
kPa : KiloPascal
mm : millimètre
L.A. : Lecture anneau
MPa : MégaPascal
mV : millivolt
TEO : Teneur en Eau Optimale
°C : degrés Celsius
daN : deca newton
Kg : kilogramme
S : seconde
g : gramme
B.L.C : brique en latérite compressée
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
INTRODUCTION GENERALE
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
1
A Madagascar, le sol latéritique est un des matériaux locaux très abondant presque dans
toute l’ile, il nous est indispensable de procéder à leur valorisation et de produire des matériaux :
comme la brique.
Des résultats antérieurs sur la valorisation de la latérite sont déjà satisfaisants du point
de vue résistance à la compression à sec et humide en utilisant les stabilisants chimiques comme
le ciment et la chaux, mais leur cout de production élevé est le facteur de blocage de son
application effective, sans oublier les impacts négatifs sur l’environnement.
Actuellement, une nouvelle technologie de production de brique en terre crue, basée sur
le contexte local et surtout en parfaite harmonie avec la protection de l’environnement est en
vogue telle que la stabilisation biotechnologique de la latérite.
La vinasse qui est un résidu liquide ou eaux usées ou encore le déchet ultime issu de la
distillation pour la produit canne à sucre, est une matière première susceptible d’être utilisée
dans cette technique récente.
Face à ces opportunités, le Centre Nationale de Recherches Industrielle et Technologique
(CNRIT) et la mention Science et Ingénierie des Matériaux de l’Ecole Supérieure
Polytechnique d’Antananarivo (ESPA) m’ont proposé ce travail qui s’intitule « ESSAI DE
STABILISATION BIOTECHNOLOGIE DE LA LATERITE EN UTILISANT DES
DECHETS DE SUCRERIE : CAS DE LA VINASSE ET DE LA BAGASSE » dont l’objectif
est d’obtenir un matériau de construction tels que la brique stabilisée ayant des prix abordables
avec une bonne résistance mécanique et qui préserve l’environnement.
Pour mieux cerner ce theme, notre étude comprend trois grandes parties :
- L’étude bibliographique qui traite : les généralités sur la latérite, la stabilisation
biotechnologique, et de la vinasse qui est un déchet de sucrerie ;
- L’étude expérimentale qui met en exergue : les méthodes d’analyses et caractérisation
de la latérite, l’étude de la stabilisation biotechnologique, ainsi que les résultats
obtenus et leurs interprétations ;
- L’étude économique et environnementale.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LA LATERITE
1.1. Définition : [1]
Le mot latérite vient du nom latin « later » qui signifie brique. D’après BUCHANAN
(1807), c’est un des meilleurs matériaux de construction, possédant de grande quantité de fer,
de couleur variant du jaune au rouge plus ou moins foncée et même noire. Selon MUKERJI,
les latérites sont des terres très altérées qui contiennent des proportions importantes mais très
variables d’oxyde de fer et d’aluminium, ainsi que du quartz et d’autres minéraux. On rencontre
les latérites surtout dans les régions tropicales, subtropicales et équatoriales. Elles recouvrent
33% de la surface terrestre.
1.2. Profil latéritipique [2]
Un profil d'altération typique des massifs latéritiques contient les grands ensembles suivants
(du haut vers le bas du profil d'altération) :
Cuirasse et carapace : formation massive à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, Kaolinite
Formation tachetée : formation nodulaire à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, Kaolinite
Saprolithe fine ou lithomarge : zone saturée d'eau à quartz, marquée par la dominance des
minéraux secondaires d'altération
Saprolithe grossière ou arène : formation dominée par la nature de la roche mère, possédant
des fragments de roche et des minéraux primaires en grains séparés
Roche mère silico-alumineuse
Plus on se trouve haut dans le profil, plus le taux d'altération chimique est élevé et plus la
présence d'argiles est marquée. Les épaisseurs ont des tailles variables, et peuvent aussi bien
être de quelques mètres que supérieures à 100 mètres.
1.3. Minéraux des latérites [3]
On trouve les minéraux secondaires néoformés suivants :
De fer : limonite, ferrihydrite, goethite (α FeOOH ou Fe2O3, H2O) qui donne la couleur
jaune, hématite (α Fe2O3) qui donne la couleur rouge.
D'aluminium : gibbsite ou hydragillite (Al(OH)3), cliachite, boehmite (AlOOH),
corindon, cliaspore, kaolinite(SiO5Al2(OH)4)
De titane : anatase
2
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
3
De manganèse : pyrolusite, manganite
De silicium : allophane, imogolite, halloysite, ferrikaolinite
Il ne faut pas oublier de citer les solutions solides obtenues par mélange de pôles : goethite
alumineuse, hématite alumineuse...
Certains minéraux primaires très peu altérables peuvent être hérités : quartz, rutile, zircon, or
natif...
Tableau 1 : constituants majeurs de latérites
Eléments Oxydes et
hydroxydes de
Fer
Oxydes et
Hydroxydes
d’Aluminium
Minéraux argileux Minéraux
siliceux
Commun Goethite
Limonite
Hématite
Gibbsite
Boehmite (plus rare)
Kaolinite
Halloysite (plus
rare)
quartz
Rares Magnétite
Maghétite
Diaspore
Corindon
Illite
Montmorillonite
1.4. Théories sur le développement des latérites [2]
Diverses théories peuvent expliquer le développement de sols latéritiques :
Résidus : Les latérites se développeraient sur une roche mère saine après une très longue
période d'altération et d'exposition à un climat aride. Un tel développement nécessiterait une
très grande quantité de roche pour produire assez de fer résiduel, sous forme d'oxydes, comme
l'hématite ou la goethite. Cette théorie est la plus couramment reconnue.
Horizon de sol : cette théorie consiste en la précipitation directe au-dessus de la zone de
fluctuation de la nappe d'eau. Cependant, cette théorie n'existe pas le cas des latérites très
épaisses.
Dépôt : un dépôt de fer et d'aluminium, à partir d'ions en solution. Ceci serait valable
pour les latérites béchiques ou constituées d'agrégats pisolithiques, mais n'expliquerait pas le
cas des latérites massives
Nappes influencées par les conditions de surface : les latérites se formeraient par
altération de la roche mère, du fait d'eaux acides issues de marécages, ou enrichies en acides
organiques par l'action des végétaux.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
4
La vérité serait une conjonction de ces théories, jouant chacune à plus ou moins grande
importance.
1.5. Types de sols
Trois grands types de sols constituent les horizons latéritiques :
Les sols ferrugineux,
Les sols ferralitiques,
Les ferrisols.
1.5.1. Carapaces
La carapace est la partie du profil d'altération située juste en dessous de la cuirasse, en
constitue une zone de prélude au cuirassement. La carapace est une formation tachetée. Les
zones claires sont plus riches en quartz, et les taches de rubéfaction sont dues à la kaolinite. Le
fond matriciel peut être jaune, rose ou bien rouge. Au fur et à mesure que l'on monte dans le
profil d'altération, les taches se nodulisent et forment des concrétions ferrugineuses.
1.5.2. Cuirasses
Le sommet du profil est très enrichi en fer (jusqu'à 75% de Fe2O3), et très induré. La
transition entre carapace et cuirasse se fait par augmentation du nombre et de la taille des
nodules, de l'incrustation de fer sur les parois, ainsi que la diminution des volumes vides, et des
plages argileuses à goethite. La couleur du fond matriciel vire au rouge du fer de la
concentration en fer. Les cuirasses, directement soumises à l'érosion, peuvent se dégrader. Cette
dégradation se marque par une augmentation de la taille des vides et une individualisation des
nodules marquée. La dégradation des nodules donne : Des granules : par dissolution sélective
de l'hématite Des pisolithes : dégradation par hydratation Des gravillons : séparation du fond
matriciel
1.6. Le processus de latérisation
Le phénomène de latérisation est un processus de formation des sols spécifiques aux régions
tropicales chaudes et humides. Il s’agit d’une altération de la roche-mère dont la caractéristique
essentielle réside dans la mise en solution puis le départ de la silice. Ce phénomène de lessivage
s’accompagne d’un enrichissement en fer et en alumine sous forme d’oxydes Fe2 O3 et Al2 O3.
Certains facteurs ont une influence prépondérante sur l’altération des roches et la formation des
sols latéritiques qui en découlent, ce sont :
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
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Le climat (pluviométrie, température, bilan hydrique) ;
La topographie (érosion et drainage) ;
Végétation (matière organique, bactéries, acides humiques) ;
La roche-mère.
1.6.1. Le climat
L’influence du climat sur la formation des latérites est multiforme :
- La température intervient dans la réaction physique et chimique nécessaire à la
formation des sols. Cependant, aucune étude n’a pu donner de température limite. Maignien
(1966) remarque que la majorité des sols latéritiques contemporains se développent sous des
températures moyennes annuelles qui avoisinent 25 °C, mais qu’il existe aussi des sols
latéritiques profonds sur les hauts plateaux malgaches, où la température moyenne annuelle est
de 18 à 20 °C. On peut en conclure que les latérites se forment dans les régions où la température
est élevée, mais qu’il peut en exister dans d’autres régions où la température a été élevée lors
de leur formation ;
- Les précipitations nécessaires à la formation des latérites relevées dans la bibliographie
sont très variables. Maignien (1966) remarque que les valeurs des précipitations peuvent être
différentes pour un sol sous climat tropical à saison peu étalée et pour un sol sous climat
équatorial à précipitation étalée ; - le rôle de l’eau étant surtout de lessiver le matériau,
l’efficacité de son action dépend de la nature de la roche. Il n’existe pas de limite supérieure de
précipitations : on rencontre en Basse Guinée des sols latéritiques très bien caractérisés sous
une pluviométrie annuelle de 6000 mm.
1.6.2. La topographie
Le relief conditionne le drainage (il détermine la quantité d’eau s’écoulant à travers la zone
d’altération) et contrôle la vitesse de l’altération. De nombreux auteurs ont étudié la relation
entre les différentes formes de terrain et les latérites et ils s’accordent pour affirmer que les
formations latéritiques, et surtout les latérites indurées, sont associées à des topographies
subhorizontales et à des plateaux élevés ou ayant des ondulations douces, mais rarement à des
pentes raides.
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6
1.6.3. La végétation
Le rapport entre le climat et les latérites débouche nécessairement sur le rapport entre le type
de végétation et les latérites. Gluka et Eshart, cités par Maignien (1966), soutiennent que la
latérite ne peut se former que sous végétation forestière et que l’induration suivrait la disparition
du couvert forestier. C’est ainsi que les latérites durcies sont plus répandues dans les régions de
savane. Les formes nodulaires sont très courantes dans les régions forestières. La végétation
influe sur la teneur en éléments grossiers des horizons superficiels des sols latéritiques en
limitant l’érosion (les débris de quartz et gravillons se concentrent par suite de l’entraînement
des matériaux fins par les eaux de ruissellement). L’action des racines provoque aussi une
certaine homogénéisation de ces matériaux.
1.6.4. La roche-mère
En Afrique sub-saharienne, notamment en Afrique de l’ouest, la latérisation peut se réaliser
sur des roches basiques sous une pluviométrie de 1100 mm/an alors que sur des granites
riches en quartz cette limite s’élève à 1250 – 1300 mm/an.
Le produit de l’altération dépend de la nature de la roche mère. Cette nature influe surtout sur
la formation de l’argile, un des constituants de la latérite.
Tableau 2 : formation des latérites selon les produits d’altération selon la roche mère
Roches mères Exemple Produit d’altération
Roches cristallines
Basalte, peu de silice,
basiques beaucoup d’olivine
Montmorillonite
Roches cristallines acides Granite, Gneiss Kaolinite, Halloysite
Roches sédimentaires Schistes, grès
Argileuses
illite
1.7. Caractéristiques des latérites [4], [5], [6]
1.7.1. Caractéristiques physiques :
Des formes morphologiques variées ont été apparues d’après les résultats de recherches
effectuées :
PENDLETON et SHARASUVANA (1946) ont reconnu les deux formes physiques suivantes :
vacuolaires et pisolithiques qui sont distinctes selon les latérites, et avec plusieurs formes
intermédiaires entre ces deux formes.
DU PREEZ (1949) a défini la latérite comme une masse vacuolaire, concrétionnée,
cellulaire, vermiculaire et en scories ou pisolithiques. Pour les latérites vacuolaires, elles
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7
peuvent être tendre ou de dureté variable (la dureté croît avec la teneur en fer, les latérites les
plus dures sont aussi les moins hydratées), et ont souvent une matière terreuse dans leurs
cavités. Ce type de latérite apparaît assez souvent en surface. La latérite cellulaire en scories
possède de nombreuses cavités vides séparées par une matière ferrugineuse, d’apparence
similaire à celle qui sépare la substance terreuse dans la latérite vacuolaire. D’habitude, cette
latérite est de couleur sombre et peut avoir une surface brillante. Sa dureté est variable et friable.
Généralement, la latérite nodulaire est ferrugineuse et apparaît comme une vertu superficielle
ou comme une composante du sol.
1.7.1.1 Couleur
La couleur des latérites est variée, mais généralement d’intensité vive. Les teintes le plus
courant sont : rose, ocre, rouge, brun. Ce pendant certaines formations présentent des taches et
de trames violettes ; d’autres des marbrures verdâtres. Un même échantillon peut présenter toute
une gamme de couleurs passant plus ou moins sensiblement de l’une de l’autres, suivant des
dessins et de formes varie.
Selon HENRY, 1984, la couleur de latérite varie suivant le milieu (réducteur et oxydant).
En milieu réducteur, les composes du fer donne une coloration gris noir et le manganèse une
couleur noire a aspect velouté. En milieu oxydant, le fer donne une couleur ocre, rouge ou noire
et le manganèse une couleur violette. L’alumine à l’état pure est de couleur blanche
1.7.1.2.Densité
La densité réelle qui varie dans l’assez large proportion (2.5 à 3.6) dépend de la composition
chimique. Celle-ci augmente avec les teneurs en Fer et diminue avec les teneurs en Alumine.
La valeur de densité peut renseigner sur les dynamiques d’altérations subies par les formations
latéritiques. (Alexandre 2002).
1.7.2 Caractéristiques chimiques
Puisque les latérites sont des matériaux qui sont identifiées sur terrain, donc elles ont une
grande variété de caractéristiques chimiques.
ALEXANDER et al. (1956) ont trouvés que relativement aux autres constituants (gibbsite,
kaolinite, titane et manganèse), les latérites ont une haute teneur soit en fer, soit en
aluminium, ou les deux à la fois.
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8
1.7.3 Caractéristiques minéralogiques
Les oxydes de fer, les oxydes d’aluminium, et des minéraux argileux constituent les éléments
majeurs entrant dans la composition minéralogique des latérites. Ces éléments se présentent
sous différentes formes
Tableau 3 : formes minéralogiques des oxydes présents dans les latérites
Oxydes de fer Oxydes d’aluminium Minéraux argileux
Goethite
Limonite Communs
Hématite
Gibbsite : commun
Boehmite : plus rare
Kaolinite : commun
Halloysite : plus rare
Magnémite
Magnétite plus rares
Ilménite
Corindon très rares
Diaspore
Illite rares
Montmorillonite
1.8 Classification des latérites [1] [6], [7],
Les latérites sont abondantes, surtout à Madagascar, et couvrent la plus grande partie du socle
cristallin. Certains chercheurs les ont classés en plusieurs types :
1.8.1 Classification de LACROIX (1923)
C’est la classification des latérites suivant la teneur en matériaux latéritiques, basée sur les
ratios silice-alumine et silice sesquioxyde.
Tableau 4: classification des latérites selon LACROIX
Classes
Teneur en matériaux latéritique (oxyde,
hydroxyde et kaolinites) en%
Latérites vraies 90 à 100
Latérites argileuses 50 à 90
Kaolinites et argiles latéritiques 10 à 50
Kaolinites et argiles < 10
Source : « Naturaliste Malgache Tome1 », Revue scientifique, 1978
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9
1.8.2 Classification par l’intensité de latérisation
On peut classifier les latérites selon l’intensité de latérisation ρ et traduire aussi leur altération
avec :
Pour ρ = 2 pour les kaolins et les argiles kaoliniques ;
1 < ρ < 2 pour les argiles latéritiques ;
ρ = 1 pour les latérites vraies
1.8.3 Classification des latérites selon MARTIN et DOYENNE (1930) :
Cette classification est basée sur le ratio silice-alumine et plus tard le ratio silice et
sesquioxydes pour classer les sols latéritiques et non latéritiques. Pendant de longues années
on a utilisé les rapports :𝑲𝒊′=S/R et 𝑲𝒊 pour classifier les latérites :
Avec 𝐾𝑖′ < 1,33 latérite varies
1,33< 𝐾𝑖′ <2 sols latéritiques
𝐾𝑖′ > 2 Sols tropicaux non latéritiques
1.8.4 Classification pédologique
RAZAFIMANDIMBY (1987) a adopté la classification suivante :
- Sols tropicaux ferrugineux : ce sont les sols riches en kaolinite et ne contenant ni
gibbsite, ni halloysite, ni allophane et les matières organiques sont rares ;
- Sols ferralitiques : ces sols contiennent de la gibbsite et de l'halloysite sur les roches
volcaniques avec une abondance de matière organique ;
- Ferrisols : caractérisés par la prédominance des argiles kaoliniques avec quelquefois de
lagiblsite, parfois on peut y trouver aussi de la goethite et de l'halloyisite (cas de site volcanique)
et une quantité variable de matière organique.
- Sols tropicaux : ils renferment essentiellement de la Montmorillonite, dans laquelle la
terre dépasse en général 50%.
𝐾𝑖=
𝑆𝑖𝑂260
𝐴𝑙2𝑂3102
S/R= (SiO2/60) / {(Al2O3/102) + (Fe2O3)/160}
ρ = % 𝑒𝑛 𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑑𝑒 𝑆𝑖𝑂2(𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛é°)
% 𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑑′𝐴𝑙2𝑂3 (𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛é)× 1,7
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10
1.9 Structures de latérites [9], [10], [11]
RAZAFIMANDIMBY (1987) a décrit la structure de la latérite comme étant la suivante :
Selon SEGALEN (1994), les latérites possèdent au moins deux formes de structures : la
structure pisolithique et la structure vermiforme.
1.9.1 Structures pisolithiques
Dans ce type de structure, le fer forme des nodules discrets. On distingue les pisolithes rayées
et non rayées :
- Les pisolithes rayées peuvent se former par précipitation alternée de couches riches en
aluminium et de couches riches en fer.
- Les pisolithes non rayées sont des sphérules petites et bien rondes (0,5 cm de diamètre).
Elles deviennent souvent plus grandes lorsque ces nodules se forment dans la saprolite
(2cm de diamètre). Ces pisolithes peuvent devenir des pisolithes rayées par un processus
de diffusion qui est courant lors d’une bauxitisation.
1.9.2 Structures vermiforme
Un type de structure peut se présenter dans la saprolite par précipitation directe du fer
limonitique. Des cavités vermiformes irrégulières se présentent aussi dans les blocs de
latérites pisolithiques.
Figure 1: Structure de la latérite selon RAZAFIMANDIMBY
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11
1.10 Utilisation des latérites [12] [13], [14], [15],
1.10.1 Construction traditionnelle Malagasy
1.10.1.1 Fabrication des murs traditionnels ou « Tambohon’ny Ntaolo »
Les murs traditionnels sont très fréquents, voire typiques des Hautes Terres Malagasy.
Les latérites demeurent le matériau de base de ces murs dont voici le mode opératoire de
fabrication : Les paysans utilisent la latérite de leur localité, ils arrosent le tas de latérite remuée
avec l’eau, ils piétinent le tas arrosé en utilisant des bœufs tout en ajoutant de l’eau jusqu’à ce
que le matériau devienne une pâte très visqueuse rendant difficile le déplacement des bœufs.
Avec cette boue très visqueuse, les paysans confectionnent des murs par étage constitué d’une
couche de 75cm. La différence de retrait d’eau entre l’ancienne couche plus ou moins sèche et
la nouvelle couche est l’origine des fissures horizontales. Pourtant, même sans toiture ou
chapeau efficace aux intempéries (pluie, cyclone), ces murs restent et peuvent durer des siècles.
1.10.1.2 Enduit traditionnel
Le matériau de base est toujours des latérites auxquelles on ajoute de gros sable et de la bouse
de vache. L’analyse du mécanisme de stabilisation des murs et des enduits traditionnels nous
conduit à l’hypothèse que les éléments suivants joueraient des rôles principaux dans le
mécanisme de stabilisation traditionnelle :
- L’oxyde de fer des latérites ;
- La silice active des latérites ;
- La bouse de vache qui serait utile en tant que nourriture des microorganismes
ferroréducteurs.
1.10.1.3 Fabrication des blocs
Les constructions traditionnelles en terre crue à Madagascar sont à base de :
- Latérite mélangée à la bouse de zébu ;
- Latérite additionnée de blanc d’œuf ;
- Latérite mélangée de la paille et de bouse de zébu ;
- Latérite macérée avec le tronc d’un bananier et de la bouse de zébu ;
Le compactage mécanique statistique par le moyen d’une presse de la latérite convenablement
mouillée permet d’améliorer les performances mécaniques des blocs.
L’incorporation de chaux ou de ciment à la pâte permet, non seulement d’améliorer les
résistances mécaniques des blocs, mais leur confère également une plus grande stabilité à l’eau
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
12
; ceci grâce aux hydrates formés par hydratation du ciment, et les réactions entre la kaolinite et
la Gibbsite de la latérite et la chaux incorporée ou libérée par le ciment hydraté. Ces réactions
peuvent être accélérées par l’activation thermique préalable de la latérite.
1.10.2 Utilisation des latérites en agriculture
La latérite peut être utilisée comme engrais grâce à sa faculté de libérer rapidement des éléments
nutritifs pour le sol. Elle a aussi une grande capacité à emmagasiner l’eau et les éléments
fertilisants.
1.10.3 Utilisation en métallurgie
Plusieurs métaux rares et nobles peuvent être extraits des latérites tels que : l’aluminium, le
chrome, le magnésium, le mercure, le titane. La latérite peut aussi être utilisée dans la
fabrication des moules de fonderie, comme filler additif dans la fabrication des métaux, résines,
plastiques
1.10.4 Utilisation en céramique
La latérite peut servir à la fabrication des briques réfractaires, des carreaux ou même de poterie
où la couleur a une importance primordiale et à la synthétisation des zéolites.
1.10.5 Utilisation dans le domaine routier
L’abondance des latérites dans les régions tropicales rend nécessaire leur utilisation dans la
construction des routes. Elles sont aussi bien utilisées en couche de base qu’en couche de
fondation :
- Couche de base : stabilisation mécanique (compactage) ;
- Couche de fondation : stabilisation mécanique et stabilisation physico-chimique à froid
(traitement au ciment, à la chaux ou d’autres stabilisants).
1.10.5.1 Latérite stabilisée à la chaux
La stabilisation des latérites à la chaux permet de valoriser les sols argileux latéritiques.
Le mélange sol chaux peut alors être utilisé soit directement en couche de roulement, soit
seulement comme corps de chaussée selon l’intensité du trafic routier
1.10.5.2 Latérite stabilisée au TOPSIL
Le TOPSIL est un stabilisant Sud-Africain dont l’efficacité est en phase
d’expérimentation dans plusieurs régions de l’île notamment sur le tronçon de route latéritique
reliant VOHIPARARA-IRONDRO.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
13
1.11 Répartition des latérites dans le monde [16]
Les latérites sont largement répandues à travers le monde, mais plus particulièrement
dans les régions intertropicales d’Afrique, d’Australie, de l’Inde, du sud-est asiatique et
d’Amérique du sud Toutefois la répartition de ces sols ne correspond pas nécessairement aux
conditions actuelles de genèse. Beaucoup de ces formations sont subactuelles ou fossiles, même
en régions intertropicales. Leur existence montre qu’à un moment ou un autre de l’histoire du
globe, les conditions de formation ont pu se trouver réunies, conditions qui n’ont pas été
nécessairement contemporaines en tous points de la terre. Sans parler des formations
sédimentaires rouges très anciennes (permocarbonifères) que l’on soupçonne d’origine
tropicale, les niveaux du sidérolithique et des matériaux plus récents présentent les
caractéristiques des latérites. Mückenhausen et Tavernier (1960) signalent des latosols en
Allemagne méridionale. Les red yellow podzolic soils des États-Unis peuvent plus ou moins
être assimilés à des oxisols. Selon certains auteurs, certains sols enterrés sous les limons du
Condroz (Belgique) possèdent toutes les caractéristiques de sols ferrugineux tropicaux à
concrétions. De tels exemples sont extrêmement fréquents. Il est maintenant universellement
admis que les sols latéritiques n’ont pu s’individualiser qu’à travers des périodes d’évolution
extrêmement longues (Leneuf, 1959), de l’ordre de dizaines et parfois même de centaines de
milliers d’années. De nombreuses études tendent à montrer que l’ère tertiaire a présenté des
conditions particulièrement favorables à la latérisation, aussi bien dans les régions
intertropicales que dans le reste du monde.
Nous pouvons nous demander pourquoi ces formations sont abondantes sous les
tropiques. Les conditions actuelles de formation ne sont certainement pas les seules en cause.
Il est probable que ces différences soient liées à l’action des glaciers quaternaires
Qui, dans les régions boréales, ont arasé les croûtes d’altération, effaçant les influences
anciennes. Ces glaciations n’ayant pas joué dans les régions intertropicales, les formations
latéritiques tertiaires viennent s’y ajouter aux formations quaternaires.
Prescott et Pendleton (1952) ont tenté les premiers une synthèse mondiale sur la répartition des
latérites. Depuis cette étude, de nombreuses prospections ont étéeffectuées, particulièrement en
Afrique et en Amérique du Sud :
- Pour l’Afrique, on peut citer la carte des sols du Service pédologique interafricain (de la
commission de coopération technique en Afrique au sud du Sahara [CCTA]), dont une version
a été présentée par D’Hoore en 1954. Il s’agit d’une synthèse à l’échelle d’un continent qui
tient compte de l’ensemble des résultats acquis par des pédologues ayant œuvré en Afrique ;
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
14
- En Amérique du Sud, les études cartographiques sont moins poussées, mais permettent d’avoir
une assez bonne idée de la répartition des formations latéritiques (Bramao et Lemos, 1960) ;
- Pour l’Asie du Sud-Ouest, les études sont au même niveau qu’en Amérique du Sud
Figure 2 : Répartition des latérites dans le monde
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
15
CHAPITRE 2 : QUELQUES ETUDES EFFECTUEES SUR LA LATERITE A
MADAGASCAR
2.1. Exemples études faites par chercheurs Malagasy
En 1987, RAZAFIMANDRIMBY fait partie des pionniers de chercheurs sur les latérites
de Madagascar s’intitulant « Études Physiques et Physico-chimiques des Gisement des
Gisements d’Argiles Malgaches d’Intérêt Économique ». Il a élaboré la classification de
latérites, en collectant des données sur les latérites de quelques régions surtout aux Hauts
Plateau, suivant leurs compositions en quatre classes : les sols tropicaux ferrugineux, les sols
ferralitiques, les ferrisols et les sols tropicaux.
RANDRIAMANDIMBIARIVELO, en 1990, a aussi fait une étude sur les propriétés
géotechniques des latérites de Madagascar. Le cadre de son travail a orienté sur l’amélioration
des propriétés géotechniques, surtout à la portance de ces matériaux dans le but de l’utilisation
dans le domaine des travaux de génie civil.
En 1992, RANAIVONIARIVO a repris l’étude de valorisation des latérites. Son plan a
dirigé sur l’obtention de nouveau matériau comme liant comparable au ciment PORTAND,
après calcination de latérite, puis combinaison avec la chaux de quantité bien définie et mélange
ensemble avec une quantité d’eau optimalisée.
RANDRIANA, en 2004, a contribué à l’étude d’un nouveau procédé de stabilisation des
latérites par élaboration d’un liant oxyde de fer et de silice active.
En 2007, RABOTOVAO a orienté sa recherche sur la comparaison de la stabilisation de
la latérite de Vontovorona avec le liant ciment et la silice active additionnée de l’urée.
LINA, en 2008, a contribué sur l’étude comparative des différentes méthodes de
stabilisation de la latérite.
2.2. Caractéristiques de la latérite Vontovorona selon les études effectuées
Dans notre étude expérimentale nous utiliserons la latérite de Vontovorona. Des nombreuses
études de caractérisation de la latérite ont déjà effectuées dans cette localité, et nous avons
pris quelques résultats pour compléter et surtout pour orienter notre étude.
2.2.1. Méthode d’analyse et caractérisation de la latérite [17], [18] [19] [39]
En générale, le sol latéritique est constitué par un mélange de particules élémentaires de
dimensions différentes. Par conséquent, il possède de propriétés différentes. La caractérisation
du sol consiste à :
Faire des essais physiques ;
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
16
Effectuer l’analyse chimique et l’analyse minéralogique ;
Déterminer les caractéristiques géotechniques.
2.2.1.1. Essais physiques
a. Teneur en eau :
Le but de cette opération est de déterminer la teneur en eau de l’échantillon.
C’est le rapport, exprimé en pourcentage du poids de l’eau que le sol contient par rapport au
poids du sol sec.
Poids de l’eau = Poids du sol humide – poids du sol sec
La détermination du poids sec de l’échantillon du sol se fait par la pesée de celui-ci après un
séjour dans une étuve réglée à 105 °C, jusqu’à poids constant.
b. Analyse granulométrique :
Le but de l’analyse granulométrique est de classer le sol suivant les dimensions des
grains qui le constituent. L’analyse se fait en deux parties :
Par tamisage pour les grains de diamètre supérieur à 80 µm ;
Par sédimentation pour les grains de diamètre inférieur à 80 µm.
b.1. Analyse granulométrique par tamisage
L’analyse granulométrique par tamisage consiste à fractionner à l’aide d’une série de tamis,
classée par ordre décroissant, un matériau en plusieurs classes granulaires. Le poids des
différents refus est rapporté au poids initial du matériau, les pourcentages ainsi obtenus servent
à établir la courbe granulométrique.
W (%) = 𝑃𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑑𝑒 𝑙′𝑒𝑎𝑢
𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑑𝑢 𝑠𝑜𝑙 𝑠𝑒𝑐× 100
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17
Passer un échantillon de sol à travers une série de tamis à mailles carrées emboîtées les unes
dans les autres (les dimensions des mailles des tamis sont décroissantes du haut vers le bas).
On fait répartit les grains, par vibration, sur les différents tamis selon leur grosseur. À
la fin de cette opération, on recueille dans chaque tamis la partie de l’échantillon qui y a été
arrêtée (le refus) et on le pèse à sec, ce qui permet de calculer le pourcentage du refus pour ce
tamis :
On peut aussi calculer le pourcentage de la partie de l’échantillon passée
à travers les ce tamis (le tamisât) :
Tamisât (%) = 100 – refus (%)
Les résultats de l’analyse sont reportés sur un diagramme semi-logarithmique où l’on porte :
- En abscisse, les diamètres des particules,
- En ordonnée, les pourcentages en poids des tamisât cumulés.
Figure 3 : Colonne de tamis
Pourcentage de refus (%) = 𝒑𝒐𝒊𝒅𝒔 𝒅𝒖 𝒓𝒆𝒇𝒖𝒔
𝒑𝒐𝒊𝒅𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒍′é𝒄𝒉𝒂𝒏𝒕𝒊𝒍𝒍𝒐𝒏 * 100
photo 1 : Lavage lors de l’analyse granulométrique par tamisage
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18
b.2. Analyse granulométrique par sédimentation
Cette méthode utilise la différence de vitesse de décantation des particules d’un sol
préalablement mis en suspension dans l’eau. Les particules les plus grosses se déposent les
premières et les plus fines les dernières. Sa vitesse de chute est donc fonction du diamètre des
grains et donnée par la relation suivante :
Avec : V : vitesse de chute de la particule (m.S-1)
D : diamètre de la particule (m)
𝝆𝑺 : Masse volumique des particules solides (kg .m-3)
𝝆𝑳 : Masse volumique du liquide (kg .m-3)
ƞ : Viscosité dynamique (kPa.s.)
Quelques traitements appropriés sont nécessaires avant d’effectuer cette analyse par
sédimentométrie à savoir :
Addition de l’acide chlorhydrique dilué pour l’élimination du fer,
Ajout d’eau oxygénée pour la destruction des matières organiques ;
Addition du floculant comme l’hexamétaphosphate de sodium pour la dispersion des
particules : annulation des forces électrostatiques entre les feuillets d’argile.
On mesure la variation de la densité de la suspension dans le temps à une hauteur donnée. Cette
densité indique la concentration en particules ayant un diamètre égal ou inférieur à un diamètre
D appelé diamètre équivalent, donnée par la relation de STOKES :
𝑫 = √𝟏𝟖ƞ
𝒈((𝝆𝑺− 𝝆𝑳) ∗
𝑯𝒓
𝒕 Avec V=
𝑯𝒓
𝒕
Avec ; Hr : densité de la suspension ; g : accélération de la pesanteur (m.s2)
V = 𝑔 (𝜌𝑆− 𝜌𝐿)
18ƞ× D2
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
19
t : temps de décantation
c. Poids spécifique, masse volumique et densité apparente
c.1. Poids spécifique γs
C’est le rapport du poids du matériau sec au volume des grains du sol, exprimé en t/m3. Sa
détermination se fait avec le pycnomètre. Elle est donnée par la relation :
c.2. Masse volumique apparente :
On appelle masse volumique apparente d’un sol la masse d’un volume par unité de sol,
c’est-à-dire la somme des masses des grains, de l’eau et de l’air que contient ce volume. On
définit également la masse volumique sèche qui est la masse de la matière sèche contenue dans
l’unité de volume, c’est-à-dire la masse des grains.
c.3. Densité apparente γd
C’est le rapport de la masse volumique apparente du matériau et celle de l’eau, exprimée en
t/m3. Elle s’obtient donc par la relation :
2.2.1.2. Analyse chimique et minéralogique
a. L’analyse chimique
Le but de l’analyse chimique est de déterminer les proportions des différents constituants ainsi
que la perte au feu de la latérite. Le principe repose alors sur le dosage des éléments de la
γs = 𝐦𝐚𝐬𝐬𝐞 𝐬𝐞𝐜 𝐝𝐮 𝐦𝐚𝐭é𝐫𝐢𝐚𝐮
𝐯𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞 𝐝𝐞𝐬 𝐬𝐨𝐥𝐢𝐝𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐜𝐞 𝐦𝐚𝐭é𝐫𝐢𝐚𝐮
γd= 𝝆𝒂
𝝆𝒆𝒂𝒖
photo 2: Mise œuvre de l’analyse granulométrique par sédimentation
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
20
latérite présente dans la liqueur obtenue après attaque de la latérite par du sulfate acide de
potassium (KHSO4).
b. L’analyse minéralogique
Il s’agit d’analyser par spectrométrie de fluorescence X, l’échantillon de latérite de
Vontovorona dans le but d’en déterminer les constituants chimiques et minéralogiques de la
latérite à stabiliser. L’enregistrement du spectre a été effectué au laboratoire de la cimenterie
de l’HOLCIM/Madagascar sis à Ibinty-Antsirabe et l’appareillage utilisé est un spectromètre
de Fluorescence X à dispersion d’Énergie. La spectrométrie de fluorescence X est une
spectrométrie de l’atome basée sur une forte excitation de l’atome avec formation de lacune sur
la couche électronique profonde de l’atome (K, L, …).
Chaque raie de Fluorescence X est caractérisée par deux paramètres :
D’une part par sa fréquence qui est caractéristique de l’atome ;
D’autre part, par son intensité I.
b.1. La fréquence γ du photon X :
Elle est donnée par la relation :
Avec :
γ : fréquence du photon X
a, b : des constantes caractéristiques des raies X de fluorescence (raie X de
fluorescence K, L, …)
Z : le numéro atomique de l’élément
b.2. L’intensité I :
Cela est donné par la relation :
Avec : II: Intensité de la raie S
Si: Sensibilité de la chaîne de comptage
Ai : Facteur d’absorption du rayonnement X C
Ci: Concentration de l’élément dans le l’échantillon
γ1/2 = a (Z-b)
II = Si * Ai* Ci
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
21
2.2.1.3. Les caractéristiques hydriques
a. Limites d’ATTERBERG
Ils définissent conventionnellement les frontières entre les différents états du sol (liquide,
plastique ou solide) selon sa teneur en eau. On les effectue sur le matériau passant par le tamis
à maille carré d’ouverture 0,40 mm (module AFNOR N°27). L’essai s’opère en deux phases :
recherche de limite de liquidité Wl et recherche de limite de plasticité Wp
a.1. Limite de liquidité Wl
Elle marque la teneur en eau au passage du sol d’état liquide à l’état plastique, notée Wl
exprimée en %, mesurée à l’aide de l’appareil de CASAGRANDE, qui est constitué par une
petite coupelle dans laquelle on met la terre et d’une came mue par une manivelle qui soulève
la coupelle et laisse brusquement retomber sur un socle rigide.
a.2. Limite de plasticité Wp
Elle marque le passage du sol d’état plastique à l’état solide et se définit comme la teneur en
eau d’un petit rouleau de mortier qui se brise en morceaux lorsque son diamètre atteint 3mm.
Elle est notée Wp, exprimée en %.
WP est compris entre 10% à 25%, idéalement proche de 17%.
Principe de l’essai :
Former un rouleau de terre, à la main, sur une plaque de marbre ou de verre.
Lorsque le rouleau se brise à un diamètre de 3 mm, les morceaux obtenus sont pesés,
puis séchés à l’étuve à 105°C jusqu’à poids constant.
Nous calculons alors la teneur en eau WP :
Avec, Po: poids du sol humide
P1: poids du sol sec
a.3. L’indice de plasticité Ip
L’indice de plasticité, exprimée en %, est la différence entre les limites de liquidité et de
plasticité qui caractérise la plasticité d’un sol comme indique le tableau le suivant :
WP = 𝑝𝑜−𝑝1
𝑝1 * 100
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22
Tableau 5 : Norme de degré de plasticité d’un sol selon leur indice de plasticité
b. Essai de compactage du PROCTOR
L’essai PROCTOR a pour but de déterminer, pour un compactage normalisé d’intensité
donnée, la teneur en eau optimale et la densité sèche maximale correspondante.
Le principe de L’essai consiste à compacter dans un moule normalisé, à l’aide d’une
dame normalisée et suivant un processus bien défini, un échantillon de matériaux à étudier.
Nous déterminons sa teneur en eau et son poids volumique sec après compactage. Nous
répétons plusieurs fois de suite l’opération afin de faire évoluer la masse volumique des
matériaux ; ensuite nous traçons la courbe représentative du poids volumique sec en fonction
Indice de plasticité Degré de plasticité
5 – 10 Faible plasticité
10 – 20 Moyenne plasticité
Supérieur à 20 Forte plasticité
photo 3: Appareil de CASAGRANDE pour la détermination de limite de liquidité
photo 4: Rouleaux de mortier pour la détermination de plasticité
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23
de la teneur en eau dont l’abscisse est la teneur optimale de PROCTOR et l’ordonnée le poids
volumique sec optimal de PROCTOR.
Pour ces essais, nous pouvons utiliser, selon la finesse des grains du sol, deux types de moule :
Le moule PROCTOR : utilisable pour les sols fins.
Le moule C.B.R : utilisable dans tous les cas.
Avec chacun de ces moules, nous pouvons effectuer deux types d’essai (choix par rapport à
l’énergie de compactage) :
L’essai PROCTOR NORMAL ;
L’essai PROCTOR MODIFIE
Le choix de l’énergie de compactage est fait en fonction de la surcharge que va subir l’ouvrage
au cours de sa durée de vie :
Essai PROCTOR normal : faible résistance souhaitée, du type de remblai peu chargé.
Le compactage se fait en trois couches d’épaisseur égale.
Essai PROCTOR modifié : forte résistance souhaitée, du type chaussé autoroutière. Le
compactage se fait en cinq couches d’épaisseur égale.
Tableau 6 : Conditions des essais PROCTOR selon la norme NF P 94 – 093
Essais Masse de la
dame (Kg)
Hauteur de
chute (cm)
Nombre de
couches
Nombre de coups
par couche
Énergie de
compactage
kJ/m3
Proctor
Normal
2,49 30,50 3 25 (moule Proctor)
55 (moule C.B.R)
587
533
Proctor
modifié
4,54 45,70 5 25 (moule Proctor)
55 (moule C.B.R)
2.680
2.435
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24
c. Essai de portance ou Essai C.B.R. (Californian Bearing Ratio)
Le CBR est un essai de poinçonnement réalisé dans des conditions bien définies sur des
échantillons moulés suivant la méthode de PROCTOR avec des énergies et des teneurs en eau
déterminées. L’eau joue un rôle important sur la capacité portante des sols, à une teneur
déterminée, après saturation à 96 heures dans le bac à imbibition.
L’indice portant CBR exprime en pourcentage le rapport entre les pressions, produisant
dans le même temps un enfoncement donné dans le sol étudié d’une part et dans un matériau
type d’autre part, la qualité du sol étudié est déterminée par la norme indiquée dans le
tableau suivant :
Tableau 7 : norme de qualité d’un sol selon l’indice de portance C.B.R
2.2.2. Les résultats de la caractérisation de la latérite de Vontovorona
a. Essai physique [17], [18]
Les caractéristiques physiques qu’ils ont déterminées sont : la teneur en eau, l’analyse
granulométrie, la masse volumique apparente, la masse spécifique et la densité apparente
a.1. Teneur en eau
La teneur en eau de l’échantillon de latérite de VONTOVORONA est 13,1 %
Indice de portance C.B.R Qualité de sol
< 5 Très mauvais
5 à 10 Mauvais
10 à 15 Moyen
15 à 30 Bon
> 30 Très bon
photo 5: Essai Proctor photo 6: moule utilisé pour
l’essai de PROCTOR photo 7: moule chargé de latérite
avant saturation dans le bac à
imbibition
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25
a.2. Analyse granulométrique
Le but est de mesurer la taille des particules élémentaires qui constituent l’ensemble des
grains des substances diverses et la définition des fréquences statistiques des différentes
tailles des grains dans l'ensemble étudié.
a.2.1. Composition granulométrique par tamisage
Le résultat de l’analyse granulométrique par tamisage des échantillons de latérite prélevés
à VONTOVORONA est résumé dans la figure et le tableau ci-dessous :
Tableau 8 : Résultats de l’Analyse granulométrique par tamisage
Module
AFNOR
Ouverture de
tamis (mm)
Refus cumulés
(g)
refus cumulés
(%)
tamisas
cumulés (%)
37 4,000 0,0 0,00 100,00
34 2,000 0,0 0,00 100,00
31 1,000 1,5 0,13 99,87
26 0,315 10,0 0,90 99,10
24 0,200 13,5 1,21 98,79
20 0,080 18,5 1,66 98,34
- 19,4 1,74 98,26
D’après la figure et le tableau 9, la latérite de Vontovorona possède une quantité très
importante en fine car elle occupe jusqu’à 98,26% par rapport au brut.
Figure 4 : Courbe d’Analyse granulométrique de la latérite de Vontovorona
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26
La latérite de Vontovorona n’entre pas dans la norme du fuseau de limite de Brique de terre
Stabilisée. Cela nécessite un apport de sable comme correction granulométrique
a.2.2. Analyse granulométrique par sédimentation
Le résultat de l’analyse granulométrique par sédimentation de la latérite de Vontovorona est
donné dans le tableau suivant :
Tableau 9 : Le résultat de l’analyse granulométrique par sédimentation
Durée de
chute min
0,5 1 2 5 10 20 40 80 240 1440
Lecture de
densimètre
26,0 24,5 21,0 17,5 14,0 10,5 8,5 7,0 6,5 6,0
Température 17,8 17,8 17,8 17,8 17,8 17,8 18,2 18,6 19,5 17,4
Corrections (Ct) +
Cm + Cd
-0,40 -0,40 0,40 -0,40 0,40 -0,40 0,40 -0,35 -0,20 -0,40
Lectures corrigées 25,6 24,1 20,6 17,1 13,6 10,1 8,1 6,7 6,3 5,6
Diamètre
équivalent
D (µm)
68 47 34 21 15 11 8 6 3 1
% grains < D 95,7 90,1 76,9 63,9 50,8 37,8 30,3 25,0 23,5 20,9
%
grains/échantillon
total
94,0 88,0 75,0 63,0 51,0 37,0 29,7 24,5 23,0 20,5
a.3. Masse spécifique, masse volumique apparente et densité apparente
a.3.1. Masse spécifique :
La masse spécifique de l’échantillon de latérite de Vontovorona obtenue est de : 3,02 t/m3
a.3.2. Masse volumique apparente :
La masse volumique apparente de la latérite de Vontovorona calculée est de : 1,78 t/m3
a.3.3. Densité apparente :
La densité apparente d’échantillon de latérite de Vontovorona déterminée est de : 1,78
b. Analyse chimique et minéralogique [17]
b.1. Analyse chimique :
Le tableau suivant donne la teneur, sous formes oxydes en éléments chimique des deux
échantillons de latérite utilisés dans le cadre de ce travail :
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27
Tableau 10 : Composition chimique de la latérite de Vontovorona
Constituants Teneur [%]
SiO2 31,54
Al2O3 25,94
Fe2O3 26,01
TiO2 4,40
CaO Traces
MgO Traces
SO3 Traces
K2O Traces
Cr2O3 Traces
MnO 0,21
Na2O 0,09
P2O5 0,51
Perte au feu 11,29
L’échantillon de latérite est très riche en oxyde de fer III (Fe2O3). D’autre élément comme
l’oxyde d’aluminium et l’oxyde de silicium sont en quantité importante. De plus, d’après la
classification de MARTIN et DOYEN, qui se base sur le rapport :
𝐾′𝑖 =𝑆
𝑅=
𝑆𝑖𝑂2
60𝐴𝑙2𝑂3
102 +𝐹𝑒2𝑂3
160
= 1,29
La latérite de Vontovorona a une valeur de Ki’≈ 1,29, donc, on peut la classer comme des sols
latéritiques.
Le tableau suivant montre la comparaison de la composition chimique de la latérite de
Vontovorona par à d’autres gisements :
Tableau 11 : Comparaison de la composition chimique de la latérite de Vontovorona par rapport
à d’autres gisements [15].
Localité Constituants et Teneur [%]
SiO2 Al2O3 Fe2O3
Campus Universitaire de Vontovorona 13,80 45,70 15,70
ALAKAMISY AMBOHIDRATRIMO 25,30 42,70 9,90
ANTANAMBAOBEMANANARA NORD 61,59 24,70 0,40
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28
b.2. Analyse minéralogique :
Le résultat de l’analyse par diffraction de rayon X de la latérite de Vontovorona est présenté
par la figure 5 et le tableau 13 suivant :
Tableau 12 : Résultat de l’analyse de la composition minéralogique de la latérite de Vontovorona
Minéraux Intensités des raies observées
KAOLINITE Raies intenses
ILLITE Raies de très faible intensité
GIBBSITE Raies très intenses
MAGHEMITE Raies de faible intensité
HEMATITE Raies moyennement intenses
QUARTZ Raies de très faible intensité
ANATASE Raies moyennement intenses
RUTILE Raies intenses
MONTMORILLONITE Raies de faible intensité
GOETHITE Raies de faible intensité
SILICE AMORPHE Raies de faible intensité
PSEUDORUTILE Raies de faible intensité
c. Caractérisation géotechnique [17], [18]
Les caractéristiques géotechniques de la latérite obtenues sont : la teneur en eau naturelle, le
poids spécifique, la densité apparente, l’essai C.B.R., les limites d’ATTERBERG, l’essai de
compressibilité de PROCTOR sont donnés dans le tableau suivant :
Figure 5 : Spectrogramme de Fluorescence X de la latérite de Vontovorona
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29
Tableau 13 : Caractéristiques géotechniques de la latérite de VONTOVORONA
Caractéristiques physique et mécanique Valeur
Teneur en eau naturelle W 13,1 %
Poids spécifique γs 3,02 T/m3
Densité apparente γd 1,78 T/m3
Masse
volumique
apparente ρa 1,78 T/m3
sèche ρs 1,57 T/m3
Limites
d’ATTERBERG
Limite de liquidité Wl 62,1 %.
Limite de plasticité Wp 40,1 %.
L’Indice de plasticité Ip 22,0 %.
Essai de
compressibilité
de PROCTOR
teneur en eau optimale
Wopt
26 %
poids volumique sec
maximal de : γd opt
16,28 T/m3
Essai de
portance ou
Essai C.B.R.
Enfoncement en 2,5 mm 30,3 %
Enfoncement en 5 mm 31 %
D’après la classification précédente, L’échantillon étudié ici peut être classé comme
sol ayant une plasticité forte. La teneur en eau optimale est de 26%.
L’indice de portance à prendre en compte est donc 31%. Le résultat nous montre que
le sol est de très bonne qualité si on devrait l’utiliser dans la construction des ouvrages ou de
matériau en terre.
Le tableau et la figure suivant montrent la valeur de la distance de l’enfoncement et l’effort de
cet enfoncement à 25 coups :
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30
Tableau 14 : Valeur distance de l’enfoncement et l’effort d’enfoncement à 25 coups
Enfoncement en [mm] 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,25 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5
Lecture anneau 1,5 3,5 5,5 8 10 12 14 17,5 20,5 23 26 28 30 31,5 34 35 36 38 39,5
Force en [Kg](L.A. x 20) 30 70 110 160 200 240 280 350 410 460 520 560 600 630 680 700 720 760 790
Figure 6 : Évolution de la distance de l’enfoncement en fonction de la force d’enfoncement à 25 coups.
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31
CHAPITRE 3 : STABILISATION
3.1. Définition [12] [20]
La stabilisation est une méthode appropriée aux contraintes physico-chimiques qu’un
matériau destiné à une utilisation spécifique pourrait être soumis. Elle n’est pas en soi mais une
nécessité.
Stabiliser revient à modifier les propriétés initiales d’un système terre-eau-air, la terre
en d’autres propriétés intéressantes et compatibles à une modification pour obtenir des
structures permanentes compatibles à une application donnée. Pour stabiliser, il est nécessaire
de connaître :
3.2. Buts de la stabilisation [12] [20]
Les principaux buts de la stabilisation sont :
- Modifier la granulométrie du sol
Obtenir une meilleure cohésion, de meilleures caractéristiques mécaniques en
augmentant la résistance à la compression sèche et humide, la résistance à la traction et au
cisaillement ;
Réduire la porosité et les variations de volume qui entraînent le gonflement et le retrait
des matériaux ;
Améliorer la résistance à l’érosion du vent et de la pluie, en d’autres termes réduire
l’abrasion de surface et imperméabiliser cette surface.
3.3 Objectifs
La stabilisation est un problème complexe, car de très nombreux paramètres interviennent. Il
faut en effet connaître :
- Les propriétés des terres à stabiliser ;
- Les améliorations envisagées ;
- L’économie du projet réalisé : coût et délais de réalisation ;
- La maintenance du projet réalisé : coût d’entretien ;
- Les techniques de mise en œuvre de la terre choisie, pour le projet et les systèmes
constructifs.
- La stabilisation ne peut intervenir que sur deux caractéristiques de la terre : sa
structure et sa texture.
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32
On a trois possibilités d’intervention sur la structure et la texture de la terre :
o Réduire les volumes des vides entre les particules, c’est-à-dire agir sur la porosité ;
o Colmater les vides qui ne peuvent être supprimés, c’est-à-dire agir sur la perméabilité ;
o Améliorer les liens entre les particules, c’est-à-dire, agir sur la résistance mécanique ;
3.4. Types de stabilisation [12] [20]
Il y a trois façons possibles de stabiliser la terre. Ces trois procédés peuvent être appliqués, seuls
ou en général, couplés.
3.4.1. Stabilisation mécanique
On modifie les propriétés de la terre en intervenant sur sa structure : c’est le compactage
de la terre qui modifie sa densité, sa compressibilité, sa perméabilité et sa porosité.
3.4.2. Stabilisation physique
Les propriétés d’une terre peuvent être modifiées en intervenant sur la texture : mélange
contrôlé de fractions de grains différents. La stabilisation physique s’obtient soit par traitement
thermique, par déshydratation ou gel où soit par traitement électrique qui favorise un drainage
de la terre lui conférant de nouvelles qualités structurales.
3.4.3. Stabilisation chimique
La terre est additionnée à d’autres matériaux ou produits chimiques qui modifient ses
propriétés. Les modifications résultent de réactions physicochimiques entre les constituants
actifs de la terre et les matériaux, entraînant la formation de nouvelles phases au sein de la
texture et l’enrobage maximum des grains inertes.
3.5. Mécanisme de la stabilisation
3.5.1. Densifier
Pour densifier la terre, nous avons deux façons différentes :
- Manipuler la terre mécanique pour évacuer le maximum d’air en pétrissant et en
comprimant la terre.
- Combler le maximum de vide en introduisant d’autres grains.
Pour opérer, la texture de la terre doit être parfaite : le vide laissé entrer chaque groupe de grains
sera ainsi comblé par un autre groupe de grains. Il s’agit d’une intervention directe sur la
texture.
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33
3.5.2. Armer
Il s’agit d’introduire une armature généralement constituée de fibres d’origine végétale (paille),
animale (poils, bouse), minérale ou synthétique (fibres de synthèse) dans la terre. Ce moyen
crée un réseau de fibres omnidirectionnel qui améliore la résistance à la traction et au
cisaillement du sol et contribue aussi à réduire le retrait. [21]
3.5.3. Enchaîner
C’est l’introduction d’une matrice tridimensionnelle inerte et résistante qui va s’opposer à tout
mouvement du sol. Il s’agit d’un mouvement de consolidation par cimentation qui résulte du
remplissage des vides par un liant insoluble capable d’enrober les particules dans la latérite.
Les principales réactions de consolidations ont lieu dans le stabilisant lui-même, entre le
stabilisant et la fraction sableuse de la terre. On observe cependant des réactions secondaires
entre le stabilisant et la fraction argileuse et peut modifier le comportement mécanique du
matériau.
3.5.4. Lier
Dans ce cas, la matrice inerte introduite dans la terre inclut les argiles. On connaît deux
mécanismes qui donnent le même résultat :
- Une matrice inerte est formée par les argiles. Nous utilisons les charges négatives et positives
des plaquettes argileuses ou leur composition chimique pour les lier entre elles par
l’intermédiaire d’un stabilisant, celui-ci jouant le rôle de catalyseur de cette liaison.
- Une matrice inerte est formée avec les argiles ; un stabilisant qui réagit avec l’argile et forme
un nouveau matériau (une sorte de ciment) insoluble et inerte par précipitation ; c’est une
réaction pouzzolanique obtenue avec la chaux.
Cette réaction est lente et essentiellement dépendante de la qualité et de la quantité de l’argile.
3.5.5. Imperméabiliser
Ce mode de stabilisation contribue à réduire l’érosion à l’eau, le gonflement et le retrait aux
cycles répétés moulage-séchage. On connaît deux possibilités d’imperméabilisation :
- Tous les vides ou les pores, les fissures sont remplis d’une matière sensible à l’eau.
- Une matière est dispersée dans la terre qui au moindre contact avec l’eau va gonfler et
obstruer les accès aux ports.
3.5.6. Hydrofuger
Dans ce cas, on modifie l’état de l’eau interstitiel et l’on réduit la sensibilité des plaquettes
d’argile à l’eau. Ce moyen qui fait intervenir des produits (chlorure de calcium, acide aminé
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34
quaternaire ou résine) ou bien l’échange ionique contribue à éliminer au maximum l’absorption
à l’adsorption de l’eau. [22]
3.5.7. La réduction microbienne
Les microorganismes peuvent utiliser le fer ferrique comme accepteur d’électrons. Sa réduction
constitue une forme importante de respiration anaérobie c’est-à-dire au milieu en absence
d’oxygène de l’air.
Le fer ferrique peut former des complexes avec de nombreux composés organiques, ce qui lui
permet par la suite de devenir soluble et à nouveau disponible comme accepteur d’électron pour
les bactéries réductrices de fer ferrique. [23]
L’hydroxyde ferrique nouvellement précipité peut lui interagir avec d’autres substances non
biologiques, comme des substances humiques, pour réduire le fer ferrique en fer ferreux.
La réaction correspondante à cette réduction du fer ferrique en fer ferreux peut s’écrire comme
la suivante :
3.6. Les stabilisants
Les stabilisants sont des matériaux qui sont souvent des liants permettent l’amélioration des
performances physico-mécaniques des terres. Toutefois, le principe de stabilisation peut avoir
selon les types des stabilisants utilisés.
En général ces stabilisants sont groupés en deux catégories :
Les stabilisants organiques ; les stabilisants minéraux.
3.6.1. Les stabilisants organiques : [13]
Ce sont des produits chimiques d’origine organique ayant des caractères chimiques susceptibles
de modifier ou d’agir sur le matériau à stabiliser. Ils sont souvent des liants hydrocarbonés,
mais aussi, certaines substances naturelles ou artificielles d’origine organique peuvent jouer le
rôle de stabilisant organique.
Depuis des années, le plus utilisé est les bitumes dont leur utilisation est surtout basée
sur les revêtements des chaussées pour leur permettre d’avoir une bonne tenue vis-à-vis des
passages et de l’action de l’eau.
Toutefois, depuis ces dernières années du XXe Siècle, des nouveaux stabilisants
organiques sont apparus sur le marché mondial. Ils sont plus souvent d’origine Sud – africaine
(par exemple l’Ecobond soil stabilizer), mais aussi d’origine américaine (par exemple le
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
35
Rhénolite) ou asiatique (par exemple le Reverseal). Leur principe est toujours la même et cela
réside généralement sur l’imperméabilisation du matériau et la destruction des propriétés
hydrophiles des argiles.
3.6.2. Les stabilisants minéraux
Ce sont des poudres de matériaux minéraux finement broyés, qui sont mélangées avec de l’eau,
forment une pâte plastique qui fait prise et durcit. Parmi les principaux liants minéraux, les plus
répandus sont le ciment, la chaux, et les pouzzolanes. Il existe également des silicates solubles
et des ciments géopolymères. L’ajout de ces liants permet l’obtention de matériaux ayant une
sensibilité à l’eau réduite ainsi que des caractéristiques mécaniques améliorées.
3.6.2.1 Stabilisation par géopolymérisation [17]
Un ajout de liant géopolymère permet d’activer la kaolinite dans le sol et de la transformer en
un composé tridimensionnel, ayant une structure proche du matériau géopolymère. Le réactif
utilisé est du type polysialate (exemple : polysialate de sodium Na PS -).
Cette réaction de polymérisation, appelée aussi « réticulation géopolymère » est une
réaction semblable à celle de la synthèse des céramiques.
La différence réside dans le fait que la réticulation peut commencer à basse température
de 50°C à 250°C contrairement aux céramiques qui se font à des températures voisines de
800°C à 1000°C. On observe de nouvelles propriétés dans le sol ainsi obtenu : résistance à la
compression élevée, amélioration de la résistance à l’eau.
D’une manière générale, l’argile est une matière première susceptible de donner, une
fois avec l’eau, des pâtes plastiques à l’origine des produits en terre cuite. C’est l’un des
matériaux plus anciennetés utilisées en céramique depuis la haute antiquité et par toutes les
civilisations.
Les argiles ont des propriétés et caractéristiques variées.
Le domaine d’utilisation de l’argile est large (industrie pharmaceutique, en céramique).
L’argile est composée, en général, par une large part de silice, d’aluminium plus ou
moins hydraté. Ces composants sont l’oxyde d’alumine (environ 40%), l’oxyde de
silice (environ 46%) et l’eau (environ 14%)
La kaolinite (Si2O5Al2(OH) 4), la montmorillonite et l’illite constituent les minéraux les
plus abondants dans les argiles.
L’utilisation des argiles pour la stabilisation des sols dans le domaine des matériaux est due à
leur faculté à modifier les propriétés physico-chimiques des minéraux par des réactions de
neutralisation électrique.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
36
3.6.2.2 Stabilisation au ciment [13]
L’addition de ciment, même avant compactage, améliore les caractéristiques du matériau en
particulier la réduction de sa sensibilité à l’eau.
Leur principe est toujours le même et cela réside généralement sur l’imperméabilisation du
matériau et la destruction des propriétés hydrophiles des argiles.
De plus, l’addition ou l’ajout de ciment dans le matériau en particulier dans le sol modifient sa
granularité. Pour cela, la sensibilité à l’eau varie avec la teneur en ciment appliquée.
Avant compactage, le mélange sol-ciment garde toujours les mêmes propriétés que le sol de
même nature, mais après compactage, le ciment rend le matériau irréversible et on obtient le
gain de résistance grâce au compactage.
3.6.2.3 Stabilisation à la chaux [13], [23]
La stabilisation à la chaux consiste en une incorporation de chaux vive ou éteinte au sol ou au
matériau à traiter. L’action de la chaux concerne les particules argileuses contenues dans le sol.
À court terme, l’apport de chaux produit une modification des liaisons entre les particules :
L’argile prend une structure floculée, cependant que les ions de calcium introduits par le
Chaux constituent des ponts entre les particules.
À long terme, par réaction argile-chaux, il se forme des nouveaux éléments cristallins, qui
viennent cimenter les grains de sol. Ce phénomène n’est sensible qu’après une quinzaine de
jours (dans les meilleurs des cas), ce qui implique la nécessité du temps de cure pendant lequel
on laisse la résistance à la compression augmenter. Ce temps de cure peut s’étendre jusqu’à
plusieurs semaines et le phénomène évolue au mieux dans une ambiante chaude et humide.
Pour cela, la résistance à la compression augmente avec le temps et le sol devient moins
plastique et acquiert une meilleure tenue à l’eau.
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37
CHAPITRE 4 : STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE [12] [24] [13] [25]
[14] [26] [15] [27] [28] [29]
4.1. Définition :
La stabilisation biotechnologique c’est l’ensemble des méthodes scientifiques et d’ingénierie
par l’application des microorganismes ou des organismes vivants pour produire des nouveaux
matériaux de biens et des services.
4.2. Le Microorganisme :
4.2.1. Généralités :
Tous les types de microorganismes existent dans le sol, et atteignent à 10 unités jusqu’ à
106 unités par gramme de sol. Ils appartiennent à des familles et à des genres très nombreux tels
que les eucaryotes (champignons, algues et protozoaires) et des procaryotes (bactéries et
cyanobactéries). Leur distribution est fonction non seulement de la présence de substrats
énergétiques (essentiellement des résidus des végétaux) et d’éléments minéraux, mais aussi de
nombreux facteurs physiques et chimiques caractérisant chaque sol, notamment la structure,
l’aération, le pH, la température et la teneur en eau. Parmi les bactéries, beaucoup sont des
anaérobies facultatifs, dont on signalera en particulier : Bacillus polymixa, Bacillus circulams,
Sporogènes de Closetridium et Aerobacter aérogences. Elles sont responsables de la réduction
du fer ferrique en fer ferreux en milieu anaérobiose. Certaines littératures relatent que ces
bactéries n’existent qu’aux environs de la surface.
4.2.2. Définition :
Le terme « microorganisme » vient du mot grec mikros « petit » et organismos « organisme ».
Le microorganisme est un organisme vivant invisible à l’œil nu, qui ne peut être observé qu’à
l’aide d’un microscope.
4.2.3. Classifications des microorganismes :
Selon Louis Pasteur en France et Koch en Allemagne, les microorganismes sont classés en deux
catégories :
Les microorganismes supérieurs ou eucaryotes possèdent un noyau entoure d’une
membrane. (Exemples : les algues, protozoaires, champignons…)
Les microorganismes inférieurs ou procaryotes ont un chromosome unique sans
membrane nucléaire. (Exemples : algues bleues, bactéries)
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38
4.2.4. Rôles des microorganismes :
Les microorganismes du sol jouent deux rôles essentiels :
D’une part, ils sont responsables de diverses transformations chimiques et même
physiques qui se déroulent dans le sol ;
D’autre part, ils agissent directement ou indirectement sur la nutrition des plantes.
Réduction du fer ferrique Fe 3+insoluble en fer ferreux Fe 2+soluble en milieu anaérobies.
4.3. Les matières favorisantes la réduction :
Naturellement, la réduction se fera dans de bonnes conditions si un aliment énergétique
(sucre, matière végétale verte diverse …) est fourni aux microorganismes.
KALAKUTSKII (1959) trouve que les produits provoquant la réduction du fer sont des produits
élaborés au cours de la fermentation du glucose.
KAMURA et TAKAI (1960) vérifient que dans le sol de leur pays, la réduction du fer ferrique
en en fer ferreux est bien effectuée grâce aux microorganismes, et que la matière organique
seule présente une efficacité très réduite.
4.4. Les facteurs écologiques dominants :
Le milieu de culture des microorganismes doit contenir des substances indispensables à
leur croissance et leur production : les paramètres physico-chimiques comme le pH et la
température convenables, le potentiel d’oxydoréduction, l’humidité optimum.
4.4.1. Le pH
Le pH optimum pour la croissance de la plupart des bactéries anaérobies se situe aux
environs de pH neutre (6,4 et 7,4) et la majorité des espèces ne peuvent se développer dans des
milieux très acides ou très alcalins. Toutefois, certaines bactéries non seulement tolèrent, mais
« préfèrent » des conditions acides ou fortement acides (organismes acidophiles).
4.4.2. La température :
Généralement, un type de bactérie croît plus rapidement à une certaine température :
c’est la température optimale de croissance. La vitesse de croissance se réduit lorsque la
température s'écarte de cet optimum.
Étant donné que la réduction biologique du fer est la conséquence de l’activité de ces
microorganismes, ainsi que la croissance bactérienne serait proportionnelle à la quantité de fer
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39
ferreux (Fe II) produite. La température optimale de cette croissance est alors comprise entre
35 et 40°C.
4.4.3. Le potentiel d’oxydoréduction :
Le processus de réduction biologique n’apparaît que dans des conditions moyennement
réductrices.
Quelques auteurs comme FLAIG et SCHARRER considèrent que la réduction du fer Fe3+
débute vers E = 22 à 25 mV où E = E°/29 + 2 pH. Ces limites correspondent à E° = 406 à 496
mV pour pH = 4.
Ce potentiel d’oxydoréduction d’un sol est en relation avec la tension d’oxygène du milieu.
Ainsi, en anaérobiose, le potentiel d’oxydoréduction du milieu est faible, donc un milieu
réducteur.
4.4.4. L’humidité :
La teneur en oxygène du sol est partiellement sous la dépendance de l’humidité puisque
ce facteur régit, dans une grande mesure, la diffusion de l’O2. Les besoins en oxygène des
bactéries varient en fonction de la nature de leur métabolisme. Les bactéries qui ne peuvent se
passer d'oxygène sont dites aérobies « strictes » ou « obligatoires », pour marquer leur
dépendance absolue vis-à-vis de ce gaz. Leur source principale d’énergie est la respiration et
l’oxygène moléculaire, l’ultime accepteur d’électron, est réduit en eau.
Les bactéries qui croissent normalement en présence d'oxygène, mais peuvent quand
même se développer en anaérobiose (c'est-à-dire en l'absence d'oxygène) s'appellent les
anaérobies facultatifs. Ils tirent de l’énergie de l’oxydation des substrats, mais emploient aussi
la voie fermentai. Dans les sols très humides, la réduction du fer peut se développer très
vigoureusement si les autres conditions fondamentales sont réunies.
Dans le milieu naturel, le processus de réduction biologique n’apparaît qu’anaérobiose ou
semi-anaérobiose, c'est-à-dire pour des sols saturés en eau de façon permanente ou temporaire.
4.5. Le mécanisme de transformation d’oxyde de fer ferreux en fer ferrique par le
microorganisme :
Divers mécanismes ont été évoqués :
Destruction du complexant du fer ferreux par les microorganismes ;
Oxydation déterminant la destruction du complexant avec variation locale du pH et de
potentiel de redox ;
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40
Oxydation puis assèchement et fixation de l’hydroxyde sur un hydroxyde déjà existant.
Toutefois, les explications proposées ne paraissent pas définitivement pour quelques
auteurs qui estiment que le mécanisme de la précipitation n’est pas encore suffisamment clair.
La dessiccation ne saurait seule être invoquée car les concrétions et cuirasses se
produisent aussi dans des pays très humide. La cristallisation des produits provoquant une
expulsion d’eau du réseau cristallin doit certainement intervenir.
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41
CHAPITRE 5 : VINASSE ISSUE DE LA CANNE A SUCRE
5.1. Généralités sur la Canne à sucre
5.1.1. Définition et description : [30] [31]
Herbe tropicale géante d’une hauteur allant de 2,5 à 4 mètres et 1,5 à 6 cm de diamètre
faisant partie de la famille des graminées ou poacées, la canne à sucre ou par son nom
scientifique Saccharum officinarum dite la « Canne Noble » est originaire de l’île de Papouasie-
Nouvelle Guinée. La canne à sucre (« Saccharum officinarum ») est une graminée viva ce
principalement cultivée dans les régions tropicales et subtropicales. La plante possède des
racines denses qui peuvent s’enfoncer profondément dans le sol, mais la plupart d’entre elles
s’étalent à environ 50 cm de la surface dans un périmètre pouvant atteindre fréquemment 2 à 5
m autour de la souche, séparés par des nœuds où les feuilles prennent naissance. Elles sont
pourvues de nombreux poils absorbants qui aspirent l’eau et les sels minéraux du sol. D’autres
racines plus profondes assurent le maintien et la stabilité de la plante. Les feuilles sont réparties
en deux files opposées et ont un limbe de 1 m de longueur sur 2 à 10 cm de largeur.
En période de floraison, la tige se termine par une panicule, inflorescence argentée qui
portera les graines. Pendant la période qui précède la récolte, la plante fabrique peu à peu son
sucre (saccharose) dans les feuilles grâce à l’action conjuguée du soleil, de l’eau et de l’air
(photosynthèse). Le saccharose s’accumule dans la tige comme réserve énergétique, mais sa
répartition n’est pas égale et le sommet de la plante est d’une moindre teneur en sucre. Les
principaux constituants de la canne à sucre sont le sucre et les fibres. Au Tableau 16, la
composition moyenne de la canne à sucre est présentée. Selon l’état de maturité de la plante, la
teneur en fibre peut varier de 10 % à 18 %, la quantité d’eau de 72 % à 77 % et le saccharose
de 12 % à 16 %.
Tableau 15 : Composition moyenne de la canne à sucre
composant Teneur (%)
Eau 70
Fibres ligneuses 14
saccharose 14
impuretés 2
Total 100
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42
Tableau 16 : Valeurs moyennes de saccharose, de sucres réducteurs et de fibres du complexe
Saccharum (k)
Genres et
espèces
No. de clones Taux moyen de
saccharose, %f
Teneur moyenne
en sucres, %f
Taux moyen de
fibres, %f
S.officinarum 25 17,48 ± 0,35 0,32 ± 0,02 9,8 ± 0,4
S.spontaneum 30 5,35 ± 0,38 1,66 ± 0,06 31,8 ± 0,9
S.robustum 10 7,73 ± 0,83 0,27 ± 0,02 24,8 ± 1,6
S.sinense 2 13,45 ± 0,02 0,38 ± 0,08 12,8 ± 2,0
5.1.2. Plantation du de la canne à sucre [32] [33] [34]
L’origine probable de la canne à sucre est dans le Pacifique Sud et l’Asie du Sud Est. Après,
la culture s’est étendue en Inde et vers d’autres continents. D’après Autrey, 1988, les origines
de la canne à sucre à Madagascar remontent, comme les îles des Mascareignes du 17e siècle.
Cette espèce est culitivée à travers la grande île comme en témoigne les nombreuses souches
établies le long des routes et dans les arrières cours. La canne à sucre est aussi vendue dans les
marchés comme canne de bouche alors qu’un « rhum » appellé toaka gasy est fabriqué sur une
base artisanale dans la région de Fandriana à partir du jus de canne. Des principaux sous-
produits peuvent être tirés à partir de la canne à sucre : le sucre, l’alcool et le rhum « toaka gasy
» La production de canne à sucre se fait de moins en moins à Madagascar, on importe plus
qu’on produit, nous pouvons dire que la production sucrière n’arrive pas à satisfaire le besoin
national.
photo 8 : Champs de canne à sucre
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43
5.1.3. Composition chimique de la canne à sucre et ses coproduits [35]
Tableau 17 : Composition chimique des principaux produits de la canne
Canne entière Tiges Amarres Jus Bagasse Mélasse
Matière sèche (MS) 30-33 30-32 27-32 18-20 50-70 72-76
Matière organique/MS 92-94 94-95 90-93
Minéraux/MS 6-8 5-6 7-10 1.5-2.5 14-16
Matière azotée totale/MS 2.5-3 1.5-2 4-7 1.2-1.6 2-4 4-5
Fibre Détergent neutre /MS 58-65 47-48 62-68 86-88
Fibre Détergent acide /MS 31-33 28-38 38-42 54-56
Lignine Détergent acide /MS 4-6 9-11
Détergent neutre soluble /MS 32-37 73-75 73-75
Les produits de la canne sont pauvres à très pauvres en matières azotées. Certains sont très
riches en fibres (bagasse, amarres, tiges et canne entière), d’autres en sont dépourvus (jus et
mélasse alimentaire. Elle peut cependant être utilisée comme litière, fumure organique ou
comme biomasse non alimentaire pour produire de l’énergie électrique.
5.2. TECHNIQUE DE FABRICATION D’ALCOOL ARTISANAL : CAS DU
TAOKA GASY
Préparation de la canne à sucre (Broyage, découpage)
Fermentation artisanal
Distillation artisanal
Déchet liquide (vinasse) et Déchet solide (bagasse)
Alcool
Matière première : canne à sucre
Figure 7 : schéma du processus de fabrication d’alcool artisanal
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44
5.2.1. Les matières premières :
D’une façon générale, on peut obtenir l’alcool à partir de plusieurs types de matières premières
telles que :
- Les matières sucrées, contenant des sucres fermentescibles comme la canne à sucre, la
betterave, le miel…
- Les matières amylacées, contenant de l’amidon comme le maïs, le riz, le manioc….
- Les matières cellulosiques, contenant des celluloses comme le bois, les résidus végétaux...
Particulièrement, pour la fabrication du rhum artisanal ou taoka gasy, on utilise surtout la canne
à sucre ou le sucre fermenté additionné d’eau et de ferment appelé encore laro.
5.2.1.1.La canne à sucre
La canne à sucre doit être coupée et broyée pour qu’on puisse extraire le maximum de jus
avec un résidu constitué par la bagasse. Elle apporte non seulement des sucres
fermentescibles, mais aussi d’autres matières nécessaires pour fournir des impuretés qui
améliorent la qualité du taoka gasy
5.2.1.2.Le sucre
Le sucre est dissous dans un mélange d’eau et de ranofototra (liquide de la dernière
fermentation). Il améliore surtout le taux d’alcool du taoka gasy.
5.2.1.3.L’eau
L’eau est une matière première importante dans la fabrication de taoka gasy. Elle joue plusieurs
fonctions, d’abord pour la dilution du moût fermentai, ensuite pour la diminution du degré
alcoolique et enfin pour le lavage des récipients et le refroidissement dans les condenseurs ou
réfrigérants.
5.2.1.4.Le ferment ou Laro
Les ferments ou Laro sont des ingrédients qu’on mélange avec les matières premières
principales pour la fabrication du taoka gasy. Ils déterminent la spécificité de celui-ci et peuvent
varier d’une région à une autre. Leurs points communs sont l’apport d’arôme, l’amélioration du
goût et l’accélération des réactions de fermentation.
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45
Les Laro sont des plantes dont on utilise soient les feuilles, les tiges, l’écorce, les racines
ou les fruits. Généralement, les fabricants utilisent du Laro séché et pilé, mais il y en a d’autres
qui pilent le Laro frais avec la canne à sucre pendant la préparation du moût.
Quelque exemple de Laro : feuille d’AMONTANA, HAZOMBY, KATRAFAY,
FARIMATY, feuille DE ZAMBORIZANO, feuille DE ROTRA, LAMBINANA, BELAHY,
HATSIKANA, MOKOTRA, fruit de KILY…
5.2.1. Préparation de la canne à sucre
5.2.1.2.Broyage :
Cette opération consiste à broyer la canne à sucre avec un pilon en pierre
5.2.1.2.Découpage :
Elle consiste à découper la canne à sucre broyée
5.2.2. Fermentation artisanal :
Selon la région et selon les fabricants, les cuves de fermentation sont, soit un bidon, soit
un pot de terre cucurbite de plus de 20L, soit un fût métallique de 200L, où soit tout simplement
un trou imperméabilisé se trouvant dans un sol dur et sec qu’on appelle BETSIBILOKA.Pour
ceux qui utilisent le bidon et le pot de terre, ils sont enfouis dans le but de maintenir constante
la température de fermentation.
Pour les fûts, on peut les laisser à l’air libre, mais on les recouvre avec des feuilles de
bananiers puis avec de l’argile afin d’empêcher toute entrée d’air. C’est aussi le même cas pour
le trou de fermentation. La durée de fermentation est variable suivant le type de composition
du moût et suivant la température du milieu ambiant. Elle varie de 8 à 10 jours et les fabricants
reconnaissent la fin de la fermentation par la fin du bouillonnement du moût fermentai.
Ce moût donne aussi une odeur d’alcool très prononcée suivant les types.
5.2.3. La distillation artisanale :
5.2.3.2.Introduction
La distillation est la dernière étape de la fabrication de taoka gasy. Les appareils de distillation
sont réalisés selon un même principe, seule la capacité du fût ou encore du bouilleur varie. Le
bouilleur peut être constitué par un pot de terre cucurbite, un demi-fût ou un fût de 2001. La
tête du bouilleur est munie d’un tuyau en cuivre ou en acier de 1 à 1,5 m de long qui sert au
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46
soutirage de la vapeur. Le condenseur ou réfrigérant est simple bac à eau traversé par le tuyau.
L’ensemble constitue ce que l’on appelle dans le jargon des fabricants d’alcool, l’alambic.
5.2.1.2.Déroulement de la distillation
Le moût fermenté (jus +bagasse) est introduit dans le bouilleur et s’il y a insuffisance
de substance liquide, le fabricant ajoute encore de l’eau chaude ou du ranofototra. Une fois le
bouilleur rempli, on met le couvercle et on cimente le pourtour avec de la pâte d’argile pour
éviter toutes les fuites possibles. La distillation se fait à feu direct alimenté avec des brindilles,
des morceaux de bois ou de la bagasse sèche.
Au cours du démarrage, le fabricant de rhum alimente intensément le feu jusqu’à ce que
le bouilleur commence à chanter. Puis, il maintient un feu plus doux. Il faut noter qu’avec un
feu trop intense, la boisson obtenue est imbuvable (au niveau du goût). En générale, la durée de
la distillation varie de 3 à 6 heures selon la capacité du bouilleur et le fabricant repère la fin par
une simple dégustation. Par appréciation du degré alcoolique, il brûle au feu un petit échantillon
et l’obtention d’une flamme bleue indique un bon distillat. Quant à la qualité, elle est appréciée
par la couleur du distillat qui doit être clair et transparent, par le goût et par l’arôme.
5.3. VINASSE
5.3.1. Définition [36]
La vinasse est le résidu de la distillation des liquides alcooliques, ou encore appelée « les
eaux usées des distilleries ».
photo 9 : distillation
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
47
La vinasse de canne est un résidu liquide riche en matière organique issu de la distillation du
jus de canne fermenté. [37].
5.3.2. Origine et description [36] [38]
La vinasse est issue des distilleries industrielles produisant du rhum à partir de la canne à
sucre (rhum de mélasse et rhum agricole). Une tonne de canne arrivée à l’usine produit
environ 30 kg de mélasse qui, si elle est distillée, produit 114 l de vinasse (moyenne : 3 800 l
de vinasse par tonne de mélasse distillée). Une seule petite distillerie la recycle dans les
champs de canne. Liquide brun, odeur forte.
Les vinasses de distillerie (en anglais distillery waste, stillage, slop ou dunder sont le déchet
ultime de la filière canne à sucre – sucre – rhum. Le processus qui permet de passer de la canne
au rhum est représenté dans le schéma 1 ci-contre, les différentes étapes sont détaillées ci-
dessous :
Préparation : après pesage, la canne est défibrée par des passages dans des coupes cannes et/ou
des shredders.
Extraction : broyage de la canne dans des moulins à trois cylindres avec système d’imbibition
composée pour l’obtention d’un meilleur épuisement, ou système de diffusion utilisant un
diffuseur et des moulins ou des presses de répression. On sépare ainsi le jus du résidu fibreux
: la bagasse.
Figure 8 : le digesteur industriel pour le traitement des vinasses
photo 10 : Vinasse de distillerie
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
48
Épuration : les impuretés que contient le jus sont enlevées par chaulage, réchauffage,
décantation et filtration. Pour la production de sucre dit « blanc de plantation », on ajoute de
l’anhydride sulfureux (sulfitation). D’autres traitements complémentaires peuvent aussi être
utilisés : phosphatation, carbonatation…On obtient ainsi un jus clarifié et des boues fixées sur
des tourteaux (écumes).
Évaporation : le jus clair est concentré dans une batterie d’évaporateurs successifs sous
pression réduite. L’eau est éliminée sous forme de vapeur, il reste le « sirop ».
Cuites : le sirop est transformé, par concentration dans des appareils à cuire sous vide, en «
masse cuite » qui contient les cristaux de sucre et un liquide plus ou moins visqueux : la liqueur
mère.
Malaxage-centrifugation : la cristallisation est achevée dans les malaxeurs. Après quoi, les
cristaux de sucre et les égouts sont séparés par centrifugation. Le sucre de premier jet est
obtenu après clairçage dans la centrifugeuse.
Recirculation des égouts A et B : les égouts A sont concentrés à nouveau puis recentrifugés,
onobtientainsiles sucre de deuxième jet et les égouts
Mélasse : une opération similaire permet d’obtenir le sucre de troisième jet et la mélasse. Le
troisième jet est réempaté ou refondu et recirculé en premier jet ou utilisé comme pied de
cuites.
Séchage et conditionnement : après séchage, le sucre est emmagasiné en sacs ou en vrac,
consommé en l’état ou raffiné.
Lors de la fabrication du sucre, plusieurs étapes peuvent avoir une influence sur la composition
de la mélasse et donc sur celle des vinasses : toutes les étapes qui jouent sur l’efficacité de
l’extraction, bien sûr, puisque cela influe directement sur le taux de sucre des mélasses, mais
aussi les étapes de sulfitation, de chaulage… qui introduisent des produits chimiques pas
forcément purs dans le jus de canne. 1 tonne de cannes produit ainsi :
100 kg de sucre, 250 kg de bagasse, 30 kg d’écumes, 30 kg de mélasse. À son tour, 1 tonne de
mélasse produit : 300 litres d’alcool pur, 3800 litres de vinasse.
5.3.3 Composition chimique de la vinasse [8] [36]
Nous avons dans le tableau n°19 ci-après la composition moyenne de vinasse. Notons
que la composition peut varie en fonction de la variété de canne choisie et du procédé utilisé.
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49
Tableau 18 : Composition de vinasse de canne à sucre
Analyses Vinasse
Matière sèches en suspension (g/l)
Matières minérales (g/l)
Matières organiques (g/l)
1,895
0,205
169
Matières sèches en solution (g/l)
Matières minérales (g/l)
Matières organiques (g/l)
78.204
28.254
4.995
Azote Kjeldahl (g/l) 1.512
Azote ammoniacal (g/l) 0,1456
Azote nitrique (g/l) 0,091
Azote aminé (g/l) 0,0686
Phosphates (g/l)
Phosphates en solution (g/l)
Phosphates en suspension (g/l)
0,438
0,434
0,01457
Chlorures (g/l de Cl) 6.153
Sulfates (g/l de 𝑆𝑂42+) 479
Sodium (g/l de Na +) 0,13346
Potassium (g/l de K+) 9.524
Calcium (g/l de Ca2+) 1.380
Magnésium (g/l d eMg2+) 1.031
Acidité totale – acide acétique (g/l) 1.346
Acidité volatile – acide acétique (g/l) 964
Matières réductrices totales après défécation et inversion sucre inverti (g/l) 3
Matières réductrices volatiles 0,62
DCO (mg O2 / l) 54.128
DBO (mg O2 / l) 28.000
Viscosité 7,5
pH 4.56
Source : Vinasse, CTS Martinique, « composition brute des vinasses agricoles »
D’après ce tableau on peut dire que la vinasse de canne à sucre est très riche en azote, en
chlorures, sulfates et potassium, mais les autres éléments sont présents, mais en quantité
inferieurs à ces dernières ; on trouve une quantité non négligeable de chlorures, un peu de
calcium de Magnésium et en petite quantité du sodium.
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50
On peut aussi lire des valeurs de DBO (28.000 mg/l) et de DCO (DCO = 54.128 mg/l O2) très
élevées, c’est un effluent très polluant, car la DBO et la DCO nous informe sur la quantité de
la matière organique contenue dans la vinasse et donc en quelque sorte la charge polluante.
A part cela, ce tableau nous donne une description générale de cette vinasse qui est un produit
acide (pH de 4,6 en moyenne) et le pourcentage de matière sèche est élevé. En raison de
l’augmentation de l’activité industrielle de l’industrie du rhum, notre environnement se trouve
fortement affecté par ses déchets, et plus particulièrement par les eaux usées.
D’après ce tableau les eaux usées des distilleries, aussi appelé « vinasses » posent de sérieux
problèmes environnementaux. Les vinasses sont très difficiles à traiter. En effet, à cause de :
- Fortes teneurs en cendre,
- De leurs pH faible (pH = 4,6 en moyenne)
- Fortes densités optiques
- De leurs fortes DCO et DBO,
Pour le rhum agricole, les rejets sont de l'ordre de 250 kg de DCO par mètre cube
d'alcool seulement. En plus, les vinasses peuvent constituer une source non négligeable de
pollution des eaux.
Les vinasses sont traditionnellement rejetées dans les milieux aquatiques et acidifient ce
dernier. Les enjeux environnementaux de la gestion des déchets de distillation du rhum sont
considérables et aussi elle cause des nuisances olfactives.
À Madagascar, la filière commence déjà à prospérer comme les investissement pour la
production du bioéthanol : l’éthanol domestique comme l’unité de production de d’éthanol
domestique à Ampasimpotsy, Ranomafana (microdistillerie) district de Brickaville à la société
Madagascar Energy COMPANY prévoyant de produire 2.000 l d’éthanol par jour et qui
envisage de mettre en place 4.000 distilleries [64] pour la fondation TANY MEVA à Ambositra
[65], et les industries de sucrerie comme la SASM (Société agricole sucrière de Madagascar ) .
Alors que la production d’un litre d’alcool implique la coproduction de 10 L de vinasse, [66].
C’est pour cette raison que nous devrions considérer les enjeux concernant les effluents de la
vinasse.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
51
5.3.4 Caractéristiques agronomiques [36]
Caractéristiques de la matière organique
C/N : 12,8 ISB : non déterminable
Caractéristiques physico-chimiques
pH : 4,6 à 5,2 (plutôt acide) DCO (demande chimique en oxygène) : 90 g O2 /l
Coefficients d’équivalence engrais
N : < 0,2 P2O5 : 1 K2O : 1 CaO : 1 MgO : 1
Composition en éléments fertilisants de la vinasse (kg/t de produit brut)
Valeurs obtenues à partir de 10 échantillons de vinasse.
Ce produit, caractérisé par une forte teneur en potasse, présente de fortes variations de
teneurs en cet élément. Il contient des protéines, des cires et des gommes.
Tableau 19 : Les valeurs locales
Moyen Ecarts Variabilité
Azote Total (N) 2,6 2,1-2,9 Très faible
Azote Ammoniacal théorique Nd - -
Phosphore Total (P2O5) 0,7 0,6-0 ,8 Très faible
Potassium Total (K2O) 16,0 11,2-19,5 forte
Calcium Total (CaO) 2,8 2,4-3,3 Très faible
Magnésium Total (MgO) 2,1 1,5-2,3 Très faible
Somme des matériaux minéraux 24,1 17,8-28,7 moyenne
Matière sèche 107 99-113 faible
Matière organique 73 68-75 Très faible
nd : non déterminé- Les valeurs locales, présentées dans le tableau ci-dessus, peuvent être
légèrement différentes de celles couramment trouvées dans la bibliographie métropolitaine.
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52
Tableau 20 : Comparaison de la composition des vinasses
N P2O5 K2O
Par rapport à l’ensemble des matières organiques
produites à la Réunion
pauvre pauvre riche
Composition de la vinasse de canne à sucre dans
la bibliographie
1 à 2,5 0,28 à 2,5 11 à 17
Comparaison de la composition des vinasses produites à La Réunion aux teneurs moyennes des
matières organiques réunionnaises et aux données de la bibliographie (kg/t de produit brut)
Intérêt agronomique
Concentrations faibles en azote et en phosphore, concentration très élevée en
potassium. Après apport au sol, une légère phase de réorganisation de l’azote est observée,
notamment dans les andosols. L’azote de la vinasse est ensuite minéralisé progressivement. La
vinasse permet essentiellement la fertilisation en potassium des cultures. Elle contient
également des produits organiques et minéraux intéressants pour la nutrition des plantes et la
biologie du sol.
Il est nécessaire de compléter l’apport de vinasse par un apport azoté et phosphaté minéral.
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29
PARTIE II : ETUDES
EXPERIMENTALES
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
53
CHAPITRE 6 : ESSAI DE LA STABILISATION BIOTECHNOLOGIE DE
LATERITE
6.1. Localisation du site
Les latérites que nous avons utilisées ont été collectées à 1 km au sud-ouest du Campus
Universitaire de l’ESPA, près du centre de loisir CNAPS VONTOVORONA, au mois de
septembre 2018.
Source : Google earth, novembre 2018
photo 11: Site de prélèvement de la latérite pour la caractérisation et la réalisation des essais
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6.2. PROCESSUS DES ESSAIS DE STABILISATION
Collecte et préparation des matières premières
(Latérite, sable, eau, vinasse, bagasse)
Préparation des matériels (bac de maturation et
moule)
Maturation (Réduction microbienne)
CONFECTION DES EPROUVETTES
Moulage/démoulage
CARACTERISATION DES PRODUITS FINIS
Figure 9 : Schéma du processus de stabilisation par la méthode biotechnologique
Dosage, Malaxage, Ajouts des additifs et stabilisants des matières
premières
Séchage
naturel
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6.3. Prélèvement et préparation des matières premières
Les matières premières utilisés dans le cadre de ce travail sont : la latérite, le sable, l’eau, la
vinasse et la bagasse
6.3.1. La latérite
L’extraction de la latérite peut se faire avec une pelle mécanique ou manuellement. La latérite
utilisée dans notre expérimentation a été extraite manuellement à VONTOVORONA.
Après l’extraction, la latérite contient des débris organiques. La préparation de la latérite
consiste alors à enlever ces débris qui pourraient affecter la qualité des matériaux obtenus.
La profondeur du prélèvement est de 1,5 m
Nous avons tamisé la latérite avec un tamis de 2 mm d’ouverture
Photo 13 : tamisage de la latérite
photo 12: latérite
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6.3.2. Le sable
Nous avons utilisé le sable de la rivière d’ANDROMBA (à l’Est de Campus Universitaire). Il
a été utilisé pour la correction granulométrique de notre échantillon. Après cette collecte, nous
avons séché puis tamisé et séparé les parties utiles, et les classes granulaires utilisés sont
Sable 0/0,4 mm
Sable 0/0,8 mm
Sable 0/2 mm
Sable 0/4 mm
6.3.3. L’eau
Nous avons utilisé l’eau distillée dans notre expérience pour éviter la contamination des
microorganismes présents dans notre latérite et son activité
6.3.4. Vinasse
C’est un résidu liquide obtenus après fermentation puis distillation des cannes à sucre
broyer dans un fabricateur de vinasse
La vinasse a un pH égal à 4,3
Photo 14 : eau distillé
Photo 16 : 1 bidon de vinasse Photo 15 : Changement de couleur du papier pH
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6.3.5. Bagasse :
La bagasse est le résidu fibreux de la canne à sucre obtenus après extraction du jus de canne.
On a obtenu des bagasses dans les vendeurs de jus de canne à ANOSY.
Pour faciliter l’obtention de la fibre de canne à sucre il faut plonger la bagasse sèche dans de
l’eau puis détacher les fibres de bagasses puis sécher les fibres.
6.4. PREPARATION DES MATERIELS
6.4.1. Bac de maturation :
On utilise des boites de peinture de capacité environ 30 litres, bien lavé avec de savon
pulvérisé et de l’eau chaude jusqu’à l’élimination totale de peinture qu’il contient, puis séché.
Nous utilisons 4 boites, et chaque boite contient des essais différents.
Photo 17 : bagasse de canne à sucre jusqu’à l’obtention des
fibres de 2 à 4 cm
Photo 18 : bac de maturation utilisé
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6.4.2. Moule et piston :
On va utiliser un moule cylindrique, fabriqué à partir d’un tuyau GALVA, de 5 mm
d’épaisseur dont la dimension est la suivante : Diamètre intérieur : 50 mm, Hauteur : 150 mm
L’utilisation d’une huile de démoulage est indispensable lors du moulage, pour éviter le
collage à la paroi du moule lors du démoulage. Pour cela on peut utiliser de l’huile ou huile
vidange, de la graisse voire même l’eau courante.
6.5. Dosage, malaxage, ajouts des additifs et stabilisants des matières premières
Elle consiste à peser et mélanger les différentes matières qui constituent chaque échantillon
utilisé pour la maîtrise des paramètres influençant la stabilisation de la latérite par les
microorganismes.
6.5.1. Dosage et pesage :
On a utilisé le dosage pondéral pour notre étude expérimentale. Le dosage pondéral est une
méthode qui utilise des matériels de pesage et doit avoir une précision de 10 à 50g selon les
quantités pesées. Plus les quantités seront faibles, plus le dosage devra être précis.
Photo 20 : balance de précision
Photo 19 : Moule et piston utilisés lors du moulage
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6.5.2. Ajouts des additifs et stabilisants :
Lors de nos expérimentations l’additif en question est le sable et comme stabilisant on a
utilisé la vinasse et la bagasse de canne à sucre.
6.5.3. Malaxage manuel :
On a utilisé le malaxage à sec ; c'est-à-dire on a ajouté le sable dans la latérite puis on a
mélangé jusqu’à obtention d’un mélange homogène, ensuite on ajoute de la vinasse et on
ferme hermétiquement le bac de maturation.
Plusieurs essais ont été menés avec divers composition d’échantillons différents pour la
vérification de la réaction de réduction biologique du fer. Le but de ces différents essais
d’expérimentations est de déterminer la méthode la plus efficace et rentable du point de vue
technique et économique.
6.6. Les différents essais de stabilisation :
Photo 21 : pesage des matières premières
Photo 22 : malaxage manuel du mélange
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Figure 10 : étape du travail
6.6.1. Essai de correction granulométrique des sables :
Les études effectuées précédemment par d’autres auteurs [5] nous informent que notre
matière première qui est la latérite de Vontovorona possède une quantité importante en fine,
de l’ordre de 98 %, et elle n’entre pas dans la norme du fuseau de limite de Brique de terre
Stabilisée. A ce titre notre étude nécessite un apport de sable comme correction
granulométrique. Cette étape consiste à trouver le diamètre moyen du sable efficace pour
notre travail.
Nous avons effectué 4 essais pour la correction granulométrique, dont les paramètres fixes
sont : latérite 85 % et sable 15 %.
Tableau 21 : Composition de l’essai de correction granulométrique de chaque bac de maturation
N° essai Composition de l’échantillon
1 85% Laterite 2mm + 15% de sable (0mm < Φ < 0,4 mm) saturé par l’eau stérilisée
2 85% Laterite 2mm + 15% de sable (0 mm < Φ < 0,8 mm) saturé par l’eau stérilisée
3 85%Laterite 2mm + 15% de sable (0 mm < Φ < 2 mm) saturé par l’eau stérilisée
4 85%Laterite 2mm + 15% de sable (0mm < Φ < 4 mm) saturé par l’eau
Stérilisée
Correction granulométrique
Essai de Variation de
taux de sable
Essai Stabilisation biotechnologie
Avec prise
On utilise de l’eau saturé
Séchage à court terme de 7 jours
Test de porosité 24 heures
Ajout : sable Sans prise
On utilise de la vinasse
Séchage à court terme de 7 jours
Test de porosité de 24 heures
Ajout : sable
Bagasse
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6.6.2. Essai en variation de pourcentage du sable trouvé lors de la
correction granulométrique et la latérite :
Cette étape consiste à trouver le pourcentage du taux de sable efficace. On va utiliser aussi 4
essais pour cette étape.
Tableau 22 : Composition de l’essai de variation du pourcentage du sable de chaque bac de
maturation
N° essai Composition de l’échantillon
I 100% Latérite 2mm+ 0% de sable saturé par l’eau stérilisée
II 95%Latérite 2mm+ 5% de sable saturé par l’eau stérilisée
III 90 %Latérite 2mm + 10% de sable saturé par l’eau stérilisée
IV 80%Latérite 2mm+ 20 % de sable saturé par l’eau stérilisée
6.6.3. Essai avec vinasse et bagasse
Tableau 23 : Composition de l’essai de dosage en bagasse de chaque bac de maturation
N° essai Composition de l’échantillon
A 80%Latérite + 20 % sable + vinasse
B 99,9%(80%Latérite + 20 % sable) + 0,1 %bagasse + vinasse
C 99,8%(80%Latérite +20 % sable) + 0,2 % bagasse + vinasse
D 99,7%(80%Latérite + 20 % sable) + 0,3 % bagasse + vinasse
6.7. MATURATION (réduction microbienne)
Cette étape est très importante dans notre travail. Elle est aussi une phase très délicate et
exige quelques conditions précises aux activités bactériennes et leur croissance.
Les microorganismes peuvent utiliser le fer ferrique comme accepteur d’électrons. Sa
réduction constitue une forme importante de respiration anaérobie c'est-à-dire au milieu en
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absence d’oxygène de l’air. Le fer ferrique peut former des complexes avec de nombreux
composés organiques, ce qui lui permet par la suite de devenir soluble et à nouveau disponible
comme accepteur d’électron pour les bactéries réductrices de fer ferrique. L’hydroxyde ferrique
nouvellement précipité peut lui interagir avec d’autres substances non biologiques, comme des
substances humiques, pour réduire le fer ferrique en fer ferreux.
La réaction correspondante à cette réduction du fer ferrique en fer ferreux peut s’écrire comme
la suivante :
Fe3+ Fe 2+
6.8. CONFECTION DES EPROUVETTES
6.8.1 Moulage
Le moulage consiste à couler dans un moule une pâte ou un matériau qui a subi un traitement
ou non pour avoir la forme souhaitée et les reliefs à exécuter. Nous avons utilisé une presse
hydraulique multifonctionnelle du Bloc Technique d’Ankatso (machine Testwell) pour le
moulage et compactage des éprouvettes. Nous avons adopté une force de compactage de 15,3
MPa (Fappl = 3000 daN, Section du moule S = π d2/4 = 1,96 x 10-3m2).
Nous avons choisi cette pression de compactage pour pouvoir comparer nos résultats par
rapport aux résultats des études antérieures.
Réduction microbienne
En milieu anaérobie
Photo 23 : moulage par Machine multifonctionnelle du type TESTWELL
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6.8.2. Démoulage
Il consiste à faire sortir l’éprouvette ainsi fabriquée dans le moule qu’il contient. Ceci doit être
fait soigneusement et délicatement afin d’obtenir des éprouvettes de forme bien structurée en
tenant centré le piston à travers le moule
6.9. CARACTERISATION DES EPROUVETTES
La caractérisation des produits finis que nous avons réalisés au cours de ce travail sont la
détermination de la résistance à la compression et la porosité.
On peut déterminer aussi la résistance à la traction et la résistance au cisaillement grâce à la
résistance à la compression
6.9.1. La résistance à la compression
Le calibre d’écrasement de toutes les éprouvettes est de : 2000 daN
Diamètre de chaque éprouvette D = 5 cm.
Section de chaque éprouvette S = 19,625 cm2
Volume V =πd2H
4
Deux types de test ont été réalisés :
− Le test à l’état sec : après séchage à 7 jours les éprouvettes sont soumis au test ;
− Le test à l’état humide : après séchage à 7 jours, les éprouvettes sont immergées dans l’eau
pendant 24 heures puis soumis au test.
Le principe consiste à positionner les éprouvettes entre les plateaux d’une presse, puis soumettre
progressivement à une charge jusqu’à la rupture par compression (écrasement sous charge
axiale).
Photo 24 : Eprouvettes cylindrique après moulage-démoulage
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En effet, la résistance à la compression peut nous donner les renseignements nécessaires sur la
qualité de terre-stabilisée.
La résistance à la compression est exprimée par la formule suivante :
RC= 𝑓𝑚𝑎𝑥
𝑆
Avec :RC: résistance à la compression (bar) ;
𝑓𝑚𝑎𝑥: force de compression maximale supportée par le matériau (daN) ;
S : section de l’éprouvette (cm2).
1𝑏𝑎𝑟 =1𝑑𝑎𝑁
𝑐𝑚2= 102 𝑘𝑃𝑎 = 10−1 𝑀𝑃𝑎
1𝑀𝑃𝑎 = 10 𝑏𝑎𝑟𝑠
6.9.2. Porosité
La porosité est le rapport du volume des vides et du volume total du matériau ; c'est-à-dire le
volume occupé par l’air, l’eau ou les deux fluides simultanément, au volume total de
l’éprouvette. Le principe consiste à peser une éprouvette séchée, puis l’immerger dans l’eau
pendant 48 heures de temps, on pèse, ensuite cette dernière après avoir sortie de l’eau pendant
20 minutes. La porosité est donnée par la relation suivante :
%P = 𝑝ℎ−𝑝𝑠
𝑝𝑠× 100 =
𝑝𝑒
𝑃𝑆× 100
Avec 𝑝𝑒 : poids de l’eau
𝑝ℎ: Poids humide de l’éprouvette après 24 heures d’immersion
𝑃𝑆: Poids sec de l’éprouvette
Photo 26 : immersions des éprouvettes pour trouver la
porosité et la résistance compression à l’état humide
photo 25: pesage de
l’éprouvette humide
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CHAPITRE 7 : RESULTATS ET DISCUSSIONS
Dans ce chapitre, nous présentons les résultats et interprétations correspondant aux résistances
à la compression et les porosités obtenus sur la correction granulométrique et surtout sur la
stabilisation biotechnologique en utilisant la vinasse et la bagasse des éprouvettes
confectionnées à partir de la latérite de Vontovorona.
Pendant les essais expérimentaux, nous avons utilisé une pression de compactage de
3000 daN pendant la fabrication des éprouvettes et chaque éprouvette pèse en moyenne 200g
avant séchage. On a confectionné 6 éprouvettes dont : 3 pour tester leurs résistances à la
compression à sec et 3 pour leurs résistances à la compression à l’état humide, et avant
l’écrasement nous avons calculé les porosités respectives, et les valeurs présentées ci- après
sont les valeurs moyennes des 3 échantillons dans un essai.
7.1.INFLUENCE DE LA CORRECTION GRANULOMETRIQUE
Les études antérieures sur la latérite de Vontovorona nous informent qu’elle possède une
quantité de fine très remarquable de l’ordre de 98 %, c’est la raison pour laquelle que nous
avons décidé d’étudier l’influence de la correction granulométrique qui est d’une part l’étude
de l’influence de classe granulaire du sable, et d’autres part la quantité du sable utilisé.
7.1.1. Influence de la classe granulaire du sable utilisé :
Pendant l’essai nous avons varié 4 classes granulaires du sable tels que : 0,4 ; 0,8 ; 2, 4 et nous
avons fixé les paramètres suivants :
- Latérite 85% et sable 15 %
- La durée de maturation est deux semaines dans l’eau
- Le séchage après moulage est de 7 jours
Essai n° 1 : latérite 85% + sable 15 % (0/0,4 mm)
Essai n° 2 : latérite 85% + sable 15 % (0/0,8 mm)
Essai n° 3 : latérite 85% + sable 15 % (0/2 mm)
Essai n° 4 : latérite 85% + sable 15 % (0/4 mm)
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Tableau 24: résultats sur l’influence de la variation de la classe granulaire du sable utilisé
Essais Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4
Résistance à la compression maximale à l’état sec après séchage pendant 7 jours
Référence de
l’éprouvette
C/G 1.1 C/G 1.2 C/G 1.3 C/G 2.1 C/G 2.2 C/G 2.3 C/G 3.1 C/G 3.2 C/G 3.3 C/G 4.1 C/G 4.2 C/G 4.3
Hauteur [cm] 5 4,9 5 5 5 5,1 5 5 5,1 5 5 5
Volume (cm3)
98,125 96,162 98,125 98,125 98,125 100,0875 98,125 98,125 100,0875 98,125 98,125 98,125
Poids sec (g) 154 160 155 162 170 165 166 162 174 166 172 167
F en daN 170 165 215 38 30 35 300 330 255 515 500 515
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 en MPa 0,86624 0,84076 1,09665 1,910828 2,191082 1,757961 1,528662 1,681528 1,299363 2,624203 2,547770 2,624203
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 moy en MPa 0,93455 1,953290 1,503184 2,598725
Porosité et Résistance à la compression maximale à l’état humide
Référence de
l’éprouvette
C/G 1.4 C/G 1.5 C/G 1.6 C/G 2.4 C/G 2.5 C/G 2.6 C/G 3.4 C/G 3.5 C/G 3.6 C/G 4.4 C/G 4.5 C/G 4.6
Hauteur [cm] 5 5,1 4,8 4,9 5 4,9 5,1 5,1 5 5 4,9 5
Volume (cm3)
98,125 100,0875 94,2 96,1625 98,125 96,1625 100,0875 100,0875 98,125 98,125 96,1625 98,125
Poids sec (g) 150 154 139 163 166 167 161 153 160 164 158 163
Poids hum(g) 183 189 170 191 193 200 190 184 190 195 190 194
Porosité 22 22,72 22,30 17,17791 16,26506 19,76047 18,01242 20,26143 18,75 18,90243 20,25316 19,01840
Porosité moyenne 22,34 17,73448 19,00795 19,39133
F en daN 45 40 55 85 115 100 40 45 55 80 80 85
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 en MPa 0,229 0,203 0,280 0,433121 0,585987 0,5095541 0,203821 0,229299 0,280254 0,407643 0,407643 0,433121
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 𝒎𝒐𝒚 en MPa 0,2377 0,509554 0,237791 0,416135
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Tableau 25 : Récapitulatif des résultats obtenus sur l’influence de la variation de la classe
granulaire du sable utilisé
Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4
Res. Sec moyenne (MPa) 0,93455 1,953290 1,503184 2,598725
Res. Hum moyenne (MPa) 0,237791 0,509554 0,237791 0,416135
Porosité % 22,3431 17,73448 19,00795 19,39133
Figure 11 : Evolution des résistances à la compression maximale moyenne à l'état sec et à l’état
humide en fonction de la classe granulaire du sable utilisé
La courbe en bleu montre que les résistances à la compression à l’état sec augmentent
si les diamètres maximales du sable augmentent aussi, le gain est de l’ordre de 138 %
(0,93 MPa pour 0,4 et 2,59 MPa pour 4 mm).
De même, la courbe en orange nous informe que plus le diamètre maximal utilisé est
grand de l’ordre de 4 mm, plus les éprouvettes résistent bien à l’eau et la résistance
obtenue est presque doublée en passant de 0,24 MPa pour 0,4 à 0,42 MPa pour 4mm.
0,93455
1,95329
1,503184
2,598725
0,237791
0,509554
0,237791
0,416135
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
essai 1 essai 2 essai 3 essai 4
Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état
humide en MPa
résistance à l'état sec moyenne résistance à l'état humide moyenne
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7.2.INFLUENCE DE LA QUANTITE DU SABLE UTILISEE
Nous avons effectué 04 essais en variant la quantité du sable de : 0%, 5%, 10%, 20%, et en
fixant les paramètres suivants :
- La classe granulaire du sable utilisée est de 0/4
- La durée de maturation est deux semaines dans l’eau
- Le séchage après moulage est de 7 jours
Les dosages effectués lors des essais sont :
Essai n° 5 : latérite 100% + sable 0 %
Essai n° 6 : latérite 95% + sable 5 % (0 mm < Φ < 4 mm)
Essai n° 7 : latérite 90% + sable 10 % (0 mm < Φ < 4 mm)
Essai n° 8 : latérite 80% + sable 20 % (0 mm < Φ < 4 mm)
22,3431
17,73448 19,00795 19,39133
0
5
10
15
20
25
essai 1 essai 2 essai 3 essai 4
porosité moyenne en %
Figure 12: Evolution de la porosité moyenne en fonction de la classe granulaire du sable utilisé
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69
N.B : Le dosage latérite 85% + sable 15% est déjà effectué lors de l’essai précédent.
Tableau 26 : résultats de l’influence de la quantité du sable utilisée
Temps de maturation Essai 5 Essai 6 Essai 7 Essai 8
Résistance à la compression maximale à l’état sec après séchage pendant 7 jours
Référence de l’éprouvette V/S 5.1 V/S 5.2 V/S 5.3 V/S 6.1 V/S 6.2 V/S 6.3 V/S 7.1 V/S 7.2 V/S 7.3 V/S 8.1 V/S 8.2 V/S 8.3
Hauteur [cm] 5 5 5,1 4,9 5 5 5,1 5,1 4,9 5 5 5
Volume (cm3)
98,125 98,125 100,0875 96,1625 98,125 98,125 100,0875 100,0875 96,1625 98,125 98,125 98,125
Poids sec (g) 157 155 158 160 151 159 160 156 151 163 170 168
F en daN 420 300 330 600 500 450 320 390 300 650 560 620
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 en MPa 2,140127 1,528662 1,681528 3,0573248 2,5477707 2,292993 1,6305732 1,987261 1,528662 3,3121019 2,8535031 3,1592356
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 moy en MPa 1,783439 2,6326749 1,7154987 3,1082802
Porosité et Résistance à la compression maximale à l’état humide
Référence de
l’éprouvette
V/S 5.4 V/S 5.5 V/S 5.6 V/S 6.4 V/S 6.5 V/S 6.6 V/S 7.4 V/S 7.5 V/S 7.6 V/S 8.4 V/S 8.5 V/S 8.6
Hauteur [cm] 5 5 5 5 4,9 4,9 5 5 5,1 5 5,1 4,9
Volume (cm3) 98,125 98,125 98,125 98,125 96,1625 96,1625 98,125 98,125 98,125 98,125 100,0875 96,1625
Poids sec (g) 150 131 146
Poids hum(g) 178 159 176 184 179 194 187 183 188 202 185 193
Porosité 18,6666 21,37404 20,54794 15 18,543046 16,875 17,30769 24,503311 23,9623 8,82352 14,88095
Porosité moyenne 20,19619 22,01257 19,562 15,8889
F en daN 50 50 50 50 30 35 40 35 45 60 75 60
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 en MPa 0,254777 0,254777 0,254777 0,254777 0,1528662 0,178343 0,203821 0,178343 0,229299 0,3057324 0,3821656 0,3057324
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 𝒎𝒐𝒚 en MPa 0,254777 0,195328 0,203821 0,331210
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70
Tableau 27 : récapitulatif des résultats obtenus sur l’influence de la quantité du sable utilisée
Essai 5 Essai 6 Essai 7 Essai 8
Rec. Sec moyenne (MPa) 1,783439 2,6326749 1,7154987 3,1082802
Rec. Hum moyenne (MPa) 0,254777 0,195328 0,203821 0,331210
Porosité % 20,19619 22,01257 19,562 15,8889
La figure 13 nous informe que :
Les résistances à la compression à l’état sec croient, si on accroît les quantités du sable dans les
éprouvettes. Cet accroissement est de l’ordre de 87 % par rapport à la quantité de sable à 0%
(Rc =1,78 % MPa) et à 20% (Rc = 3,11MPa).
La deuxième courbe en orange montre que la résistance à la compression à l’état humide
moyenne augmente mais faiblement (0,25Mpa pour 0% de sable et 0,33% pour 20% de sable).
1,783439
2,6326749
1,7154987
3,1082802
0,254777 0,195328 0,203821 0,33121
0
1
2
3
4
essai I essai II essai III essai IV
Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide en
MPa
Résistance à la compression à l'état sec Résistance à la compression à l'état humide
20,1961922,01257
19,562
15,8889
0
5
10
15
20
25
essai I essai II essai III essai IV
Porosité moyenne
Figure 13 : Evolution de la résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide en
fonction de la quantité de sable (en MPa)
Figure 14 : Evolution de la porosité moyenne en fonction de la quantité du sable utilisée
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
71
7.3.ANALYSE DE LA GRANULARITE DE LA LATERITE APRES LA
CORRECTION GRANULOMETRIQUE
L’objectif de cette analyse est de vérifier si la correction granulométrique correspond à la
courbe idéal de stabilisation. Cette essai consiste à fractionner à l’aide d’une série de tamis,
classée par ordre décroissant, notre matériau (mélange de latérite et du sable) en plusieurs
classes granulaires. Le poids des différents refus est rapporté au poids initial du matériau, les
pourcentages ainsi obtenus servent à établir la courbe granulométrique.
Les résultats obtenus sont présentés par le tableau et la figure suivante
Tableau 28 : Les résultats de l’analyse granulométrique de la latérite corrigée
Module AFNOR Tamis (mm) % refus cumulés
38 5 0,0
37 4 0,0
34 2 3,6
31 1 5,2
30 0,8 18,6
28 0,5 25,2
27 0,4 30,0
26 0,315 36,8
24 0,2 40,6
20 0,08 53,5
Figure 15 : courbe de granularité de la latérite de Vontovorona après correction granulométrique
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
72
Les courbes en jaune montrent les limites pour la stabilisation de la latérite pour la
production de brique
La courbe en violet est la courbe idéale de stabilisation
La courbe en verte montre que notre matériau (latérite +sable) entre dans la norme du
fuseau de limite de Brique de terre Stabilisée.
Conclusion partielle :
L’étude de la correction granulométrique nous à montrer que la classe granulaire ainsi que la
quantité du sable utilisée influent directement sur les caractéristiques (résistance à la
compression et porosité) des éprouvettes testées.
Dans la suite de notre étude, nous utilisons :
- La classe granulaire du sable : 0/4mm
- Le dosage en latérite 80% + 20% de sable
7.4.INFLUENCE DE LA STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE
Dans la suite, nous abordons les essais de stabilisation de la latérite en utilisant la bagasse et la
vinasse
7.4.1. Essai de stabilisation biotechnologique de la latérite en utilisant la
vinasse :
Cet essai consiste à étudier l’influence de la maturation de la latérite corrigée
granulométriquement dans la vinasse sur les éprouvettes effectuées, c'est-à-dire l’action des
microorganismes qui réduisent le fer ferrique en fer ferreux dans la latérite pendant les temps
de maturation suivant : 07 jours, 14 jours, 28 jours, 42 jours, 56 jours, 70 jours et 80 jours dans
la solution de vinasse
Notons Essai n°A cet essai, il est effectué avec les paramètres fixes suivants
Essai n° A :
Latérite 80%
Sable 20 %
(0 mm < Φ sable < 4 mm)
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
73
Solution de maturation : vinasse
Temps de séchage des éprouvettes ; 28 jours
Ici l’objectif est de connaitre l’évolution de la résistance à la compression à l’état sec et à
l’état humide, ainsi que la porosité des éprouvettes en fonction du temps de maturation dans la
vinasse. Les résultats obtenus sont groupés dans le tableau 29
Tableau 29 : résultats obtenus pour l’essai n° A
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
74
Temps de
maturation
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale à l’état sec après séchage pendant 28 jours
Référence de
l’éprouvette
SB
A.1
SB
A.2
SB
A.3
SB
A.7
SB
A.8
SB
A.9
SB
A.1
3
SB
A.1
4
SB
A.1
5
SB
A.1
9
SB
A.2
0
SB
A.2
1
SB
A.2
5
SB
A.2
6
SB
A.2
7
SB
A.3
1
SB
A.3
2
SB
A.3
2
SB
A.3
7
SB
A.3
8
SB
A.3
9
Hauteur
[cm]
5 5 4,9 4,9 4,9 5 5 5 5,1 5 5 5,1 5 5 4,9 5,1 5 5 5 5,1 5
Volume(cm3)
98
,125
98
,125
96
,162
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
96
,162
10
0,0
87
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
Poids sec (g) 162 159 169 169 166 171 170 166 168 170 160 175 166 162 160 171 167 170 174 176 175
F en daN 790 730 710 700 720 620 800 850 905 815 750 805 830 830 775 700 610 750 875 900 960
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 en
MPa
4,025 3,719 3,617 3,566 3,668 3,159 4,0764 4,331 4,611 4,152 3,821 4,101 4,229 4,229 3,949 3,566 3,108 3,821 4,458 4,585 4,891
Porosité et Résistance à la compression maximale à l’état humide
Référence de
l’éprouvette
SB
A.4
SB
A.5
SB
A.6
SB
A.1
0
SB
A.1
1
SB
A.1
2
SB
A.1
6
SB
A.1
7
SB
A.1
8
SB
A.2
2
SB
A.2
3
SB
A.2
4
SB
A.2
8
SB
A.2
9
SB
A.3
0
SB
A.3
4
SB
A.3
5
SB
A.3
6
SB
A.4
0
SB
A.4
1
SB
A.4
2
Hauteur
[cm]
5 5 5 5,1 5,1 5 4,9 4,9 5 5 5 5 5,1 5,1 5,1 5 5 5 4,9 5 5
Volume
(cm3)
98
,125
98
,125
98
,125
5
10
0,0
87
10
0,0
87
98
,125
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
96
,162
98
,125
98
,125
Poids sec (g) 164 166 157 170 169 167 164 166 161 170 169 170 166 164 162 167 168 166 171 172 171
Poids hum(g) 194 196 184 200 198 197 192 198 190 199 200 199 188 196 194 195 194 193 197 198 197
Porosité 18,29 18,07 17,19 17,64 17,16 17,96 17,073 19,27 14,45 17,05 18,34 17,05 13,25 19,51 19,75 16,76 15,47 16,26 15,20 15,11 15,20
F en daN 380 310 305 260 270 235 380 300 280 380 310 275 270 340 330 240 250 245 270 260 285
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 en
MPa
1,936 1,579 1,554 1,324 1,375 1,197 1,936 1,528 1,426 1,936 1,579 1,401 1,375 1,732 1,681 1,222 1,273 1,248 1,375 1,324 1,452
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
75
Tableau 30 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai A
Temps de maturation 7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙 𝒔𝒆𝒄 𝒎𝒐𝒚 en MPa 3,787 3,464 4,339 4,024 4,135 3,498 4,644
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 𝒎𝒐𝒚 en MPa 1,689 1,298 1,63 1,638 1,596 1,247 1,383
Porosité moyenne 17,85 17,586 16,931 17,48 17,503 16,163 15 ,17
La figure 16 nous montre que :
D’une manière générale, la résistance à la compression à l’état sec des éprouvettes
augmente de l’ordre de 61,5%, si la durée de la maturation augmente également (3,78
MPa en 7 jours de maturation, et 4,64 MPa pour 84 jours). Cette augmentation est due
à la réduction microbienne du Fe3+ en Fe2+ pendant la période de maturation, et ensuite
le retour à l’état ferrique pendant le séchage des éprouvettes.
17,8517,586
16,931
17,48 17,503
16,163
15,17
13
14
15
16
17
18
19
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
porosité moyenne en %
3,7873,464
4,3394,024 4,135
3,498
4,644
1,689
1,2981,63 1,638 1,596
1,247 1,383
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide
résistance à la compression à l'état sec résistance à la compression à l'état humide
Figure 16 : Evolution de la résistance à la compression maximale moyenne en MPa à l'état sec et état
humide de l’essai A en fonction du temps de maturation
Figure 17 : Evolution de la porosité moyenne des éprouvettes en fonction du temps de maturation de
l’essai A
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
76
Par contre la résistance à la compression à l’état humide diminue faiblement au fur et à
mesure que la durée de maturation devient de plus en plus longue.
Nous tenons à signaler que la résistance à la compression à sec des éprouvettes avec
saturation dans la vinasse à 84 jours (4,64 MPa) est supérieure par rapport à celles qui sont
confectionnées seulement avec la correction granulométrique (3,10 MPa).
La figure 17 nous informe que l’évolution de la porosité des éprouvettes est une fonction
décroissante en fonction de la durée de la maturation (17,85% pour 07 jours, contre 15,17%
pendant 84 jours)
En conclusion on peut affirmer que la réduction microbienne par les actions des
microorganismes en milieu anaérobie pendant une longue durée de saturation par la
vinasse, améliore les caractéristiques des éprouvettes testées tels que : la résistance à la
compression à l’état sec, ainsi que leur compacité
7.4.2. Essai de stabilisation biotechnologique de la latérite en utilisant la
vinasse et en ajoutant de la fibre de bagasse :
Dans cette partie nous reprenons les données de l’essai précédent, mais en remplaçant une
partie de sable et surtout en variant le pourcentage de la fibre de bagasse utilisé de : 0,1%,
0,2%, 0,3%.
Les paramètres fixes utilisés sont :
Latérite 80%
(0 mm < Φ sable < 4 mm)
Solution de maturation : vinasse
Temps de séchage des éprouvettes ; 28 jours
Le tableau suivant montre les dosages des différents constituants dans chaque essai
Tableau 31 : dosages des différents constituants dans chaque essai
Essais B C D
Latérite en % 80 80 80
Sable en % 19,90 19,80 19,70
Fibre de bagasse en % 0,10 0,20 0,30
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
77
Tableau 32 : résultats obtenus dans l’essai n° B
Temps de
maturation
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale à l’état sec après séchage pendant 28 jours
Référence de
l’éprouvette
SB
BB
.1
SB
BB
.2
SB
BB
.3
SB
BB
.7
SB
BB
.8
SB
BB
.9
SB
BB
.13
SB
BB
.14
SB
BB
.15
SB
BB
.19
SB
BB
.20
SB
BB
.21
SB
BB
.25
SB
BB
.26
SB
BB
.27
SB
BB
.31
SB
BB
32
SB
BB
.32
SB
BB
37
SB
BB
.38
SB
BB
.39
Hauteur[cm] 5,1 5 5 4,9 5 5 5 5,1 5,1 5 5 4,9 4,9 5 5 4,9 5 5 5,1 5,1 5
Volume(cm3)
10
0,0
8
7
98
,125
98
,125
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
8
7
10
0,0
8
7
98
,125
98
,125
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
96
,162
98
,125
98
,125
10
0,0
8
7
10
0,0
8
7
98
,125
Poids sec (g) 162 166 163 168 171 170 173 175 174 175 174 175 172 175 175 172 168 170 167 165 166
F en daN 670 680 750 810 775 850 780 800 815 800 835 810 840 870 800 960 890 910 980 950 960
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 en
MPa
3,414 3,464 3,821 4,127 3,949 4,331 3,974 4,076 4,152 4,076 4,254 4,127 4,28 4,433 4,076 4,891 4,535 4,636 4,993 4,84 4,891
Porosité et Résistance à la compression maximale à l’état humide
Référence de
l’éprouvette
SB
BB
.4
SB
BB
5
SB
BB
.6
SB
BB
.10
SB
BB
11
SB
BB
.12
SB
BB
.16
SB
BB
.17
SB
BB
.18
SB
BB
.22
SB
BB
.23
SB
BB
.24
SB
BB
.28
SB
BB
.29
SB
BB
.30
SB
BB
.34
SB
BB
35
SB
BB
.36
SB
BB
.40
SB
BB
41
SB
BB
.42
Hauteur[cm] 5 5 5 5 5,1 5,1 5 4,9 4,9 5 5 5,1 5,1 5 5 5 4,9 5,1 5 5 5
Volume(cm3)
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
8
7
10
0,0
8
7
98
,125
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
10
0,0
8
7
10
0,0
8
7
98
,125
98
,125
98
,125
96
,162
10
0,0
8
7
98
,125
98
,125
98
,125
Poids sec (g) 163 162 160 171 170 172 175 173 174 177 176 176 175 173 170 170 168 171 165 167 170
Poids
hum(g)
197 196 195 202 202 203 203 200 201 202 200 201 203 202 198 200 198 200 196 197 199
Porosité 20,85 20,95 21,87 18,12 18,82 18,02 16 15,6 15,51 14,12 13,63 14,20 16 16,76 16,47 17,64 17,85 16,95 18,78 17,96 17,05
F en daN 220 220
230 205 198 210 280 305 300 295 324 310 315 340 320 405 400 410 480 465 490
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 en
MPa
1,121 1,121 1,171 1,044 1,008 1,07 1,426 1,554 1,528 1,503 1,65 1,579 1,605 1,732 1,63 2,063 2,038 2,089 2,445 2,369 2,496
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
78
Tableau 33 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai B
Temps de maturation 7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙 𝒔𝒆𝒄 𝒎𝒐𝒚 en MPa 3,566 4,135 4,067 4,152 4,263 4,687 4,908
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 𝒎𝒐𝒚 en MPa 1,137 1,04 1,502 1,577 1,655 2,063 2,436
Porosité moyenne 21,22 18,32 15,70 13,98 16,41 17,48 17,93
Figure 19 : Evolution de la porosité moyenne des éprouvettes en fonction du temps de maturation de l’essai B
Lors de cet essai B, on a mélangé 99,9% (80% de latérite + 20 % de sable), 0,1% de bagasse.
On obtient ici une courbe qui croit et qui décroit au 14 jour et qui croit au fil du temps. Nous
obtenons aussi des résultats supérieurs à celles de la correction granulométrique et à celles de
la variation de taux de sable. On peut dire alors que la vinasse et la bagasse ont un impact sur
le bon déroulement de la réduction microbienne ainsi que la résistance mécanique. On obtient
ainsi une résistance maximale de 4,908 MPa aux 84 jours et une porosité moyenne minimale
de 13,98 % après 42 jours de maturation. Les résultats montrent aussi que les éprouvettes
3,566
4,135
4,067
4,1524,263
4,6874,908
1,137
1,04
1,5021,577
1,655 2,063
2,436
0
1
2
3
4
5
6
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide en
MPa
résistance à la compression à l'état sec résistance à la compression à l'état humide
Figure 18 : Evolution de la Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide en fonction
du temps de maturation de l’essai B
21,2218,32
15,713,98
16,41 17,48 17,93
0
5
10
15
20
25
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
porosité moyenne en %
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
79
résistent à l’eau. Après 84 jours de réduction, on obtient une résistance à l’état humide de
2,436 MPa.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
80
Tableau 34 : résultats obtenus dans l’essai n° C
Temps de
maturation
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale à l’état sec après séchage pendant 28 jours
Référence de
l’éprouvette
SB
BC
.1
SB
BC
.2
SB
BC
.3
SB
BC
.7
SB
BC
.8
SB
BC
.9
SB
BC
.13
SB
BC
.14
SB
BC
.15
SB
BC
.19
SB
BC
.20
SB
BC
.21
SB
BC
.25
SB
BC
.26
SB
BC
.27
SB
BC
.31
SB
BC
32
SB
BC
.32
SB
BC
37
SB
BC
38
SB
BC
.39
Hauteur[cm] 4,9 5,1 5 4,9 4,9 5 5 5 5,1 5 5 5,1 5 5 4,9 5,1 5 5 5 5,1 5
Volume(cm3)
96
,162
10
0,0
87
98
,125
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
96
,162
10
0,0
87
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
Poids sec (g) 159 163 161 169 164 170 169 173 170 168 178 178 169 174 173 168 171 170 166 168 168
F en daN 730 680 740 790 740 725 650 700 695 800 890 880 800 850 820 850 840 840 980 970 950
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 en
MPa
3,719 3,464 3,770 4,025 3,770 3,694 3,312 3,566 3,541 4,076 4,535 4,484 4,076 4,331 4,178 4,331 4,280 4,280 4,993 4,942 4,840
Porosité et Résistance à la compression maximale à l’état humide
Référence de
l’éprouvette
SB
BC
.4
SB
BC
.5
SB
BC
.6
SB
BC
.10
SB
BC
.11
SB
BC
.12
SB
BC
.16
SB
BC
.17
SB
BC
.18
SB
BC
.22
SB
BC
.23
SB
BC
24
SB
BC
.28
SB
BC
.29
SB
BC
.30
SB
BC
.34
SB
BC
.35
SB
BC
.36
SB
BC
.40
SB
BC
.41
SB
BC
42
Hauteur[cm] 5,1 5,1 5 5,1 5,1 5 4,9 4,9 5 5 5 5 5,1 5,1 5,1 5 5 5 4,9 5 5
Volume(cm3)
10
0,0
87
10
0,0
87
98
,125
5
10
0,0
87
10
0,0
87
98
,125
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
96
,162
98
,125
98
,125
Poids sec (g) 161 161 164 166 162 165 170 175 167 177 174 175 175 171 173 167 170 171 168 168 166
Poids hum(g) 196 196 199 201 197 200 201 200 199 201 200 200 200 198 199 200 201 202 199 199 198
Porosité 21,73 21,73 21,34 21,08 21,60 21,21 18,23 14,28 19,16 13,55 14,94 14,28 14,28 15,78 15,02 19,76 18,23 18,12 18,45 18,45 19,27
F en daN 200 195 210 220 230 220 200 190 185 300 370 365 305 350 330 360 350 355 400 410 420
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 en
MPa
1,019 0,993 1,070 1,121 1,171 1,121 1,019 0,968 0,942 1,528 1,885 1,859 1,554 1,783 1,681 1,834 1,783 1,808 2,038 2,089 2,140
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
81
Tableau 35 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai C
Temps de maturation 7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙 𝒔𝒆𝒄 𝒎𝒐𝒚 en MPa 3,651 3,829 3,473 4,365 4,195 4,297 4,925
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 𝒎𝒐𝒚 en MPa 1,027 1,137 0,976 1,757 1,672 1,808 2,089
Porosité moyenne 21,6 21,296 17,223 14,256 15,026 18,72 18,72
Lors de cet essai C, on a mélangé 99,8% (80% de latérite + 20 % de sable), 0,2 % de bagasse.
On obtient ainsi une résistance maximale de 4,925 MPa aux 84 jours et une porosité moyenne
minimale de 14,25 % après 42 jours de maturation.
Les résultats montrent aussi que les éprouvettes résistent à l’eau. Après 84 jours de réduction,
on obtient une résistance à l’état humide de 2,089MPa
21,6 21,296
17,223
14,256 15,026
18,72 18,72
0
5
10
15
20
25
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
porosité moyenne
3,651 3,8293,473
4,365 4,195 4,2974,925
1,027 1,137 0,9761,757 1,672 1,808 2,089
0
1
2
3
4
5
6
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état
humide en MPa
résistance à la compression à l'état sec résistance à la compression à l'état humide
Figure 21 : porosité moyenne de l’essai C
Figure 20 : Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide de l’essai C
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
82
Tableau 36 : résultats obtenus dans l’essai n° D
Temps de
maturation
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale à l’état sec après séchage pendant 28 jours
Référence de
l’éprouvette
SB
BD
.1
SB
BD
.2
SB
BD
.3
SB
BD
.7
SB
BD
.8
SB
BD
.9
SB
BD
.13
SB
BD
.14
SB
BD
.15
SB
BD
.19
SB
BD
.20
SB
BD
.21
SB
BD
.25
SB
BD
.26
SB
BD
27
SB
BD
.31
SB
BD
.32
SB
BD
.32
SB
BD
.37
SB
BD
.38
S/B
/A.3
9
Hauteur[cm] 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 5 5 5 5,1 5 5 5,1 5 5 4,9 5,1 5 5 5 5,1 5
Volume(cm3)
96
,162
96
,162
96
,162
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
96
,162
10
0,0
87
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
Poids sec (g) 160 160 157 162 168 168 168 171 171 167 173 172 165 167 170 164 163 165 165 161 167
F en daN 730 680 740 680 680 680 670 680 700 890 875 900 830 860 850 800 790 810 830 850 830
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒔𝒆𝒄 en
MPa
3,719 3,464 3,77 3,464 3,464 3,464 3,414 3,464 3,566 4,535 4,458 4,585 4,229 4,382 4,331 4,076 4,025 4,127 4,229 4,331 4,229
Porosité et Résistance à la compression maximale à l’état humide
Référence de
l’éprouvette
SB
BD
.4
SB
BD
.5
SB
BD
.6
SB
BD
.10
SB
BD
.11
SB
BD
.12
SB
BD
.16
SB
BD
.17
SB
BD
.18
SB
BD
22
SB
BD
.23
SB
BD
.24
SB
BD
.28
SB
BD
.29
SB
BD
.30
SB
BD
.34
SB
BD
.35
SB
BD
.36
SB
BD
.40
SB
BD
.41
SB
BD
.42
Hauteur[cm] 5 5,1 5,1 5,1 5,1 5 4,9 4,9 5 5 5 5 5,1 5,1 5,1 5 5 5 4,9 5 5
Volume(cm3)
98
,125
10
0,0
87
10
0,0
87
10
0,0
87
10
0,0
87
98
,125
96
,162
96
,162
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
10
0,0
87
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
98
,125
96
,162
98
,125
98
,125
Poids sec (g) 156 159 160 159 168 168 169 166 171 170 165 168 169 167 170 163 165 165 166 165 162
Poids hum(g) 189 192 193 198 202 201 202 201 202 201 198 202 201 200 201 190 191 191 198 196 195
Porosité 21,15 20,75 20,62 24,52 20,23 19,64 19,52 21,08 18,12 18,23 20 20,23 18,93 19,76 18,23 16,56 15,75 15,75 19,27 18,78 20,37
F en daN 255 250 245 227 230 225 220 220 230 380 375 400 320 350 350 310 305 315 330 340 350
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 en
MPa
1,299 1,273 1,248 1,156 1,171 1,146 1,121 1,121 1,171 1,936 1,91 2,038 1,63 1,783 1,783 1,579 1,554 1,605 1,681 1,732 1,783
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
83
Tableau 37 : récapitulatifs des résultats moyens de l’essai D
Temps de maturation 7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙 𝒔𝒆𝒄 𝒎𝒐𝒚 en MPa 3,651 3,464 3,481 4,526 4,314 4,076 4,263
𝑹𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒙𝒉𝒖𝒎 𝒎𝒐𝒚 en MPa 1,273 1,157 1,137 1,961 1,732 1,579 1,732
Porosité moyenne 20,84 21,46 19,573 19,486 18,973 16,02 19,473
Lors de cet essai D, on a mélangé 99,7% (80% de latérite + 20 % de sable), 0,3 % de bagasse.
On obtient ainsi une résistance maximale de 4,526MPa aux 42 jours et une porosité moyenne
minimale de 16,2% après 70 jours de maturation.
Les résultats montrent aussi que les éprouvettes résistent à l’eau. Après 42 jours de réduction,
on obtient une résistance à l’état humide de 1,961 MPa
20,84 21,4619,573 19,486 18,973
16,02
19,473
0
5
10
15
20
25
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
porosité moyenne
3,651 3,464 3,481
4,5264,314
4,076
4,263
1,273 1,157 1,137
1,961 1,732 1,5791,732
0
1
2
3
4
5
7 jours 14 jours 28 jours 42 jours 56 jours 70 jours 84 jours
Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide
en MPa
résistance à la compression à l'état sec résistance à la compression à l'état humide
Figure 22 : Résistance à la compression maximale moyenne à l'état sec et état humide de l’essai D
Figure 23 : porosité moyenne de l’essai D
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
84
Récapitulation :
On a résumé dans le tableau suivant, les résistances optimales obtenues lors des essais de
stabilisation biotechnologie de latérite effectués lors de nos expérimentations.
Tableau 38 : Les résistances optimales obtenues sur les éprouvettes testées après les essais
effectués sur la stabilisation biotechnologique de la latérite de Vontovorona
Nom de l’essai Pourcentage de
la fibre de
bagasse
Résistance
optimale à
l’état sec (MPa)
Résistance
optimale à
l’état humide
(MPa)
Porosité
minimale en
%
A 0 4,644 1,689 15 ,17
B 0,1 4,908 2,436 13,98
C 0,2 4,925 2,089 14,256
D 0,3 4,526 1,961 16,02
Le tableau 38 : nous permet de construire les histogrammes suivants
Figure 24 : Evolution de la résistance optimale à l’état sec et à l’état humide en fonction du
pourcentage de la fibre de bagasse utilisé
Cette figure nous informe que :
à l’état sec, l’ajout de 0,20% de la fibre de bagasse dans le mélange latérite-sable saturé
par la vinasse pendant 84 jours, améliore la résistance optimale des éprouvettes testées
(4,64 MPa pour 0% et 4,925 MPa pour 0,20% de fibre de bagasse).
4,644,9 4,92
4,52
1,68
2,432,08 1,96
0
1
2
3
4
5
6
0% 0,10% 0,20% 0,30%
résistance optimale
Résistance à l'état sec en MPa
Résistance à l'état humide enMPa
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
85
Par contre à l’état humide le pourcentage optimum de fibre de bagasse pour obtenir une
résistance optimale (2,436% MPa) est de 0,10%.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
85
PARTIE III : ETUDES
ECONOMIQUES ET
ENVIRONEMENTALES
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
86
CHAPITRE 8 : ETUDES SOCIO-ECONOMIQUES
Cette étude consiste à rassembler les informations nécessaires et les étapes à suivre à la
création de notre entreprise
8.1. EXPOSITION DU PROJET
Dans la suite nous allons aborder l’étude de la création d’une unité productrice de brique en
latérite stabilisée et compressée, ainsi que son impact sur l’environnement.
L’objectif de cette étude est de montrer qu’il existe une fenêtre d’opportunité à saisir en utilisant
la technique de la stabilisation biotechnologique pour la production de brique.
Notre entreprise sera nommée B.L.C ou brique en latérite compressée car notre activité consiste
à l’exploitation de la latérite pour la production de nos produits finis.
BLC à pour objectifs :
La promotion des matériaux locaux de construction tels que la brique crue ;
La valorisation des déchets de canne à sucre comme la vinasse étant un effluent très
polluant ;
La valorisation rationnelle de la ressource naturelle disponible localement : cas de la
latérite ;
L’amélioration de l’habitat, et orientation vers la construction en dur ;
La création d’emploi ;
La participation à l’augmentation de la valeur ajoutée nationale.
La contribution au développement de notre pays
8.2. Lieu d’implantation :
L’unité de production de brique en latérite sera implantée à AMBOHIPISAINANA situé à côté
du centre de loisir CNAPS VONTOVORONA commune AMBATOMIRAHAVAVY.
8.3. Etude de l’offre et de la demande
8.3.1. Marché potentiel :
D’après les enquêtes menées auprès du service d’urbanisme du Ministère de l’Aménagement
du Territoire, la région d’Analamanga et ses périphériques à besoin environ de 1000 nouveaux
logements par an compte tenu de sa croissance démographique galopante.
En moyenne une habitation à besoin de 30 000 briques, donc le marché potentiel s’élève à
30 000 000 de briques par an.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
87
8.3.2. L’offre
D’après études effectués par le CNRIT et L’IMGAM, la production de briques cuites dans la
région d’Analamanga et ses environs est présentée dans le tableau suivant.
Tableau 39 : la production annuelle de brique cuite à ANTANANARIVO et ses environs
Localités Quantité de briques produites par ans
SabotsyNamehana 3 750 000
Ambomitrimanjaka 3 700 000
Antohomadinika 1 400 000
Anosizato 2 350 000
Ampitatafika 2 600 000
commune Fenoarivo 1 200 000
TOTAL 15 000 000
8.3.3. La demande non satisfaite
Le tableau ci-dessous montre la demande non satisfaite en brique dans la région d’Analamanga
et ses environs.
Tableau 40 : La demande non satisfaite de briques
Marché potentiel Offre Demande non satisfaite
Quantité de briques 30 000 000 15 000 000 15 000 000
8.3.4. Part visée sur le marché
A partir de la première année on essayera de gagner 10 % de la demande non satisfaite jusqu’à
atteindre 25% à la 5ème année de production de l’unité semi industrielle de fabrication.
Le tableau 42 nous informe sur le programme de production pendant les cinq premières années
et le part visé sur le marché.
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
88
Tableau 41 : Programme de production pendant les cinq premières années du projet et le part
visé sur le marché
DESIGNATION Année 0 Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5
Part du marché - 10 % 12 % 14 % 21 % 25%
Nombre de briques - 1 500 000 1 800 000 2 100 000 3 150 000 3 750 000
8.4. L’unité de production
L’unité est constituée principalement par les immobiliers, les matériels et outillages de
production.
8.4.1. Matériels et outillages de production
Les matériels et outillages dont on aura besoin pour la production de briques compressées à
base latérite stabilisée par la méthode stabilisation biotechnologique sont :
- Presse à brique
- Moules métalliques ;
- Bêches ;
- Brouettes ;
- Paniers ;
- Bidon ;
8.4.2. Le matériel de transport :
Un moyen de transport comme camion est important pour le transport de nos produits finis
vers le lieu de débit.
8.4.3. Les matériels de bureau :
Ils seront constitués par des mobiliers et des matériels informatiques.
8.4.4. Les immobiliers :
Ils occuperont une superficie de 2 ha qui comprennent :
- Le terrain d’exploitation des matières premières
- l’atelier de confection des briques
- Le magasin de regroupement des produits finis ;
- L’entrepôt
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
89
8.5. Le produit
Notre entreprise a pour objectif de produire des briques en utilisant la technologie
moderne parmi la plus demandée du monde entier : brique autobloquante à partir de latérite
stabilisée en utilisant la technique de la biotechnologie.
8.6. Matériels de fabrication pendant des 5 premières années :
Le tableau 43 montre le résumé des matériels de production nécessaires pendant les cinq (5)
premières années du planning :
Photo 28 : Briques autobloquantes
Photo 29 : Presse pour briques autobloquantesPhoto 30 : Briques
autobloquantes
photo 27: Presse pour briques autobloquantes
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
90
Tableau 42 : Matériels nécessaires pour la production pendant les cinq premières années
Désignation Année 0 Année
1
Année
2
Année
3
Année
4
Année
5
Briques produites par jours Installation
d’usine
4370 5200 6505 9512 10400
Presse - 4 5 7 8 10
Moules métalliques - 8 10 14 16 20
Bêches - 4 5 7 8 10
Brouettes - 2 3 4 4 5
Paniers - 4 5 7 8 10
Bidon (V=500 dm3) - 1240 1460 1680 2200 2600
Tableau 43 : Nombre de personnels pendant les cinq premières années de production
Désignation Nombres personnels Fonction
Quantification Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5
Gérant 1 1 1 1 1 Bac + 4 en
Gestion
Responsable
administratif
1 1 1 1 1 Bac + 2 en
Gestion
Responsable
commerciale
1 1 1 1 1 Bac + 2 en
Commerce
Technicien
(ouvrier
spécialisé)
1 1 1 1 1 Bac + 2 en
Bâtiment ou
équivalant
Ouvriers 16 22 24 28 34 Manœuvre
Chauffeurs 1 1 1 1 1 Bac
Sécurité 2 2 2 2 2 Bac
TOTAL 23 29 31 36 41 -
8.7. L’évaluation financière du projet
Le but de l’étude financière est de déterminer tous les prix relatifs à la création du projet et
d’envisager le financement possible, et de montrer le projet serait bénéfique.
8.7.1. Montant des matériels de fabrication de la première année
Des matériels sont essentiels pour la fabrication de briques. Leur prix unitaire est donné par le
tableau suivant :
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91
Tableau 44 : Coût des matériels de fabrication de la première année de la production
Matériels Nombre Prix unitaire(Ar) Montant (Ar)
Presse 4 1 500 000 6 000 000
Moules métalliques 8 20 000 160 000
Bêches 4 10 000 40 000
Brouettes 2 65 000 130 000
Paniers 4 2 000 8 000
Bidon (V=500 dm3) 1240 50 000 62 000 000
TOTAL - - 68 338 000
8.7.2. Montant des infrastructures
L’installation des infrastructures a besoin de surfaces
Tableau 45 : Coût de la construction de l’infrastructure
Matériels Aire occupée enm² Prix unitaire en Ar Montant en Ar
Atelier de fabrication 450 20 000 9 000 000
Terrain d’exploitation
des matières premières
2000 20 000 40 000 000
Magasin de stockage
des produits finis
300 20 000 6 000 000
Hangar (bureau) 80 20 000 1 600 000
TOTAL 2 830 - 56 600 000
Tableau 46 : Montant de l’infrastructure
Désignation Nombre Prix unitaire en Ar Montant en Ar
Atelier de
fabrication
1 5 000 000 5 000 000
Magasin de stockage
des produits finis
1 8 000 000 8 000 000
Hangar (bureau) 1 6 000 000 6 000 000
TOTAL - - 19 000 000
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8.7.3. Montant des autres matériels
Tableau 47 : Coût des matériels et mobiliers de bureau
Désignation Nombre Prix unitaire en Ar Montant en Ar
Tables de bureau 4 120 000 480 000
Étagères de classement 4 50 000 200 000
Fauteuils 4 50 000 200 000
Chaises 4 8 000 32 000
Tables 4 30 000 120 000
Machines à calculer 4 6 000 24 000
Horloges 1 20 000 20 000
Fournitures (classeur….) - - -
Tableau d'affichage 1 40 000 40 000
Total - - 1 116 000
Tableau 48 : Coût des autres matériels
Matériels Nombre Prix unitaire en Ar Montant en Ar
Matériels de bureaux - - 1 116 000
Matériels informatiques 4 500 000 2 000 000
Installation électrique - - 2 800 000
Matériel de
communication
4 35 000 140 000
TOTAL - - 6 056 000
8.7.4. Montant d’investissement nécessaire
En effet le programme de production de la brique nécessite un placement. Le cout des
placements est résumé dans le tableau suivant :
Tableau 49 : Coût des investissements nécessaires
Désignation Montant (Ar)
Coût des infrastructures 19 000 000
Coût de matériel de transport 20 000 000
Coût des matériels 68 338 000
Coût des autres matériels 6 056 000
TOTAL 113 394 000
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8.8. Montant annuel des matières premières et autres charges
Tableau 50 : Coût annuel des matières premières et autres charges pendant les 5 premières années de production :
Dés
ign
ati
on
Prix
unitaire
[Ar]
Quantité nécessaire annuelle Q et prix
Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5
Quantité Prix [Ar] Quantité Prix [Ar] Quantité Prix [Ar] Quantité Prix [Ar] Quantité Prix [Ar]
Vinasse 100 1.000 m3 100 000 1 400 m3 140 000 1 800 m3 180 000 2 200 m3 220 000 2 600 m3 260 000
Electricité 275 155 kWh 512 145 155 kWh 512 145 155 kWh 512 145 155 kWh 512 145 155 kWh 512 145
Carburant 2950 300 L 885 000 330 L 973 500 360 L 1 062 000 390 L 1 150 500 420 L 1 239 000
TOTAL en Ar - - 1 497 145 - 1 625 645 - 1 754 145 - 1 882 645 - 2 011 145
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8.9. Frais personnel (FP)
Tableau 51 : Le frais du personnel annuel pendant les cinq premières années de production
Désignation Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5
Poste Nb SL x
1000 Ar
ST x
1000 Ar
Nb SL x
1000 Ar
ST x
1000 Ar
Nb SL x
1000 Ar
ST x
1000 Ar
Nb SL x
1000 Ar
ST x
1000 Ar
Nb SL x
1000 Ar
ST x
1000 Ar
Gérant 1 350 4 200 1 350 4 200 1 350 4 200 1 350 4 200 1 350 4 200
Responsable commerciale 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000
Responsable administratif et
financier 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000
Technicien (ouvrier spécialisé) 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000 1 250 3 000
Ouvriers 16 150 28 800 22 150 39 600 26 150 46 800 30 150 54 000 34 150 61 200
Chauffeurs 1 150 1 800 1 150 1 800 1 150 1 800 1 150 1 800 1 150 1 800
Sécurité 2 150 3 600 2 150 3 600 2 150 3 600 2 150 3 600 2 150 3 600
TOTAL 23 1550 47 400 29 1550 58 200 33 1550 65 400 37 1550 72 600 41 1550 79 800
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95
Remarque :
Le nombre du personnel croit avec l’extension de la production annuelle.
La progression des salaires dépend de l’ancienneté du personnel avec un taux de 15 %
par 5ans.
8.10. AMORTISSEMENT
8.10.1. Définition et méthodes :
L'amortissement est la diminution de la capacité de générer des avantages économiques futurs
d'une immobilisation corporelle constatée à la fin d'un exercice. Autrement défini,
l'amortissement est la répartition systématique du montant amortissable d'une immobilisation
sur sa durée d'utilisation estimée.
Il y a trois méthodes de calcul :
- L’amortissement linéaire ou constant, qui est calculé par rapport au nombre d’année à
un taux fixe.
- L’amortissement progressif, dont les annuités calculées durant la durée de vie du bien
diminuent d’année en année.
- L’amortissement dégressif qui se calcule sur la valeur nette comptable et en fonction
des coefficients.
L’amortissement d’une immobilisation amortissable s’évalue selon la durée probable de vie
: valeur comptable qui se déduit de la valeur d’origine pour avoir la valeur résiduelle. Cette
charge dégage des ressources de remplacement.
𝐚 = 𝐕𝐨
𝐧
𝐕𝐨= valeur d’origine
𝐚= durée de vie du bien
𝐧= annuité
En outre, l’amortissement fait partie d’une charge, mais il n’entraîne pas un décaissement.
L’entreprise choisit ici la méthode linéaire qui s’adapte au cas de nos biens.
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96
8.10.2. Amortissement annuel des matériels de fabrication
Tableau 52 : Amortissement annuel des matériels de fabrication
Désignation
Amortissement
Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5
Taux
en %
Valeur
total
(x1000)
Amortiss
ement
(x1000)
Taux
en %
Valeur
total
(x1000
Amortis
s
ement
(x1000)
Taux
en %
Valeur
total
(x1000
Amortis
s
ement
(x1000)
Taux
en %
Valeur
total
(x1000
Amortis
s
ement
(x1000)
Taux
en %
Valeur
total
(x1000
Amortis
s
ement
(x1000)
Presse 20 6 000 1 200 20 7 500 1 500 20 10 500 2 100 20 12 000 2 400 20 15 000 3 000
Moules métalliques 20 160 32 20 200 40 20 280 56 20 320 64 20 400 80
Bêches 10 40 4 10 50 5 10 70 7 10 80 8 10 100 10
Brouettes 20 130 26 20 195 39 20 260 52 20 260 52 20 325 65
Paniers 33,3 8 2,7 25 10 2,5 25 14 3,5 25 16 4 25 20 5
Bidon (V=500 dm3) 6,6 62 000 4 092 6,6 73 000 4 818 6,6 84 000 5 544 6,6 110 000 7 260 6,6 130 000 8 580
TOTAL - 5356,7 - 6 404,5 - 7 762,5 - 9 788 - 11 740
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97
8.10.3. Amortissement annuel de la construction, du matériel de transport,
d’installations électrique et des matériels de bureau
Tableau 53 : Durée de vie et Amortissement
Libellés Durée de vie (année) Taux d’amortissement (%)
Terrains - -
Constructions 20 5
Matériels de transport 10 10
Installations électriques 10 10
Matériels de bureau 5 20
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98
Tableau 54 : L’amortissement annuel de la construction, du matériel de transport, d’installations électrique et de matériel de bureau
Désignation Valeur
d'origine (Ar)
Taux
%
Amortissement
en 1ère année
Amortissement
en 2ème année
Amortissement
en 3ème année
Amortissement
en 4ème année
Amortissement
en 5ème année
Terrains 56 600 000 - - - - - -
Constructions 19 000 000 20 3 800 000 3 800 000 3 800 000 3 800 000 3 800 000
Matériels de transport 20 000 000 10 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000
Installations électriques 2 800 000 10 280 000 280 000 280 000 280 000 280 000
Matériels de bureau 1 116 000 20 223 200 223 200 223 200 223 200 223 200
Matériels de fabrication - - 5 356 700 6404500 7 762 500 9 788 000 11 740 000
Total en Ar 11 659 900 12 707 700 14 065 700 16 091 200 18 043 200
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99
8.11. Calcul du Prix de revient et coût unitaire de brique
Tableau 55 : Le prix de revient de production de brique et coût unitaire de brique
Désignation 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année 5ème année
Production (briques) 1 500 000 1 800 000 2 100 000 3 150 000 3 750 000
Frais personnel direct (Ar 47 400 000
58 200 000 65 400 000
72 600 000
79 800 000
Amortissement (Ar) 11 659 900 12 707 700 14 065 700 16 091 200 18 043 200
Matière première (Ar) 100 000
140 000
180 000
220 000
260 000
Électricité (Ar) 512 145 512 145 512 145 512 145 512 145
Carburant (Ar) 885 000
973 500
1 062 000
1 150 500
1 239 000
TOTAL (Ar) 60 557 045 72 533 345 81 219 845 90 573 845 99 854 345
Prix unitaire (Ar/brique) 40,371 40,296 38,676 28,753 26,627
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100
CHAPITRE 9 : ÉVALUATION ENVIRONEMENTALE
9.1. Définitions de l’Environnement
L’environnement est l’ensemble des milieux naturels et artificiels dans lesquels un
organisme fonctionne. Il inclut la terre, l’air, les ressources naturelles, la faune, la flore, les êtres
humains et leur interrelation.
9.2. Impact environnemental
L’impact environnemental d’un projet peut se définir comme l’effet sur une période de temps
donné et dans l’espace définie, d’une activité humaine sur une composante de
l’environnement biophysique et humaine, en comparaison de la situation en l’absence du
projet.
Selon l’Article 2 loi N° 99-021 sur la Menace environnementale :
« Toute activité de fabrication ou de production à l’échelle industrielle, toute création ou
travaux de transformation, d’aménagement ou d’extension de ces activités portent atteinte à
l’environnement soit par le seul fait d’occupation du sol, soit par l’utilisation des ressources
naturelles, soit par l’usage d’intrant ou produit susceptible de générer des effets polluants, soit
encore par la production dans l’atmosphère ou dans les eaux de rejets ou de nuisances »
9.3. Impact socio-économique
10.3.1. Impact positif
Création d’emplois pour plusieurs personnes ;
Réduction des personnes sans-abris ;
Habitat beaucoup plus résistant aux intempéries et aux chocs ;
Valorisation des produits locaux ;
Amélioration de l’accessibilité aux biens et services.
10.3.2. Impact positif
- Insuffisance alimentaire dûe à l’utilisation des œufs, du lait et de l’ail ;
- Coût élevé des matériels (œufs, lait, ail) ;
9.4. Impact du projet par rapport à la production des autres briques
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101
Brique stabilisée par vinasse
déchet de canne à sucre
brique stabilisée à la silice
activée par l’urée
brique stabilisée au ciment Brique en terre cuite (argile)
Effet sur
l’environnement
. La vinasse de canne à
sucre est un effluent très
polluant vu sa DCO et sa DBO5
encore plus polluante que ceux
des industries textiles
. Une odeur nauséabonde
. Divers gaz à effet de serre sont
émis au cours de la production de
l’urée tels les gaz NOx, SO2, HF,
NH3
. Nécessite une très grande
quantité d’énergie pour la
synthèse de l’urée
. certains sous-produits comme le
phosphogypse se forment en
grandes quantités qui entraînent
des risques de contamination
. Destruction du paysage, effet de
pollution de l’air par les
poussières tout le long de
l’exploitation
. Besoin d’une grande quantité de
combustible
. Une quantité de GES émise
pendant la cuisson
. Apparition des déchets liquides
et solides qui entrainent des
pollutions
. Des fumées quipolluant l’air
. Entraîne l’affaissement et la
fragilité du sol ce qui favorise
l’érosion du sol
. Entraîne la stérilité de la terre
. La cuisson de brique en terre
cuite nécessite une grande
quantité de bois comme
combustible
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101
CONCLUSION GENERALE
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102
En guise de conclusion, les résultats obtenus lors de nos études expérimentales nous
permettent de confirmer que l’utilisation des déchets de canne à sucre tels que la vinasse et la
bagasse pour activer la stabilisation biotechnologique, et couplée par la correction
granulométrique de la latérite de Vontovorona, améliorent les caractéristiques des éprouvettes
testées.
Nos essais expérimentaux nous permis de conclure que :
Une correction granulométrique de la latérite de Vontovorona avec du sable de classe
granulaire 0/4 et dosage à 20% améliore les caractéristiques des éprouvettes.
La maturation de la latérite avec du sable dans la vinasse pendant une longue durée de
l’ordre de 84 jours environ favorise l’action des microorganismes qui réduit le fer
ferrique en fer ferreux. La résistance des éprouvettes dépend fortement de la teneur en
fer ferrique réduit, plus elle est grande, plus la résistance devient grande. Nous avons
obtenu des résistances optimales à l’état sec de l’ordre de 4,64 MPa et à l’humide
environ de 1,70 MPa. Ensuite la porosité des éprouvettes diminue également jusqu'à
15,17%.
L’utilisation de la fibre de bagasse comme renfort, augmente encore les résistances et
les compacités des éprouvettes testées : à 0,20 % de fibre de bagasse la résistance à la
compression à l’état sec est de 4,925 MPa, et à un dosage à 0,10% de fibre de bagasse
la résistance à la compression à l’état humide s’élève à 2,44 MPa, avec un porosité de13,
98 %.
L’étude socioéconomique nous montre qu’il existe une fenêtre d’opportunité à saisir en
créant une unité de production de brique en terre stabilisée et compressée en utilisant la
technique de la stabilisation biotechnologique. En première année de production le cout
unitaire de notre brique est environ 41 Ar, à partir de la 5 ème année le prix de revient de
notre produit diminuera jusqu’ a 27 Ar, qui est largement compétitif par rapport aux produits
concurrentiels.
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81
REFERENCES
BIBLIOGRAPHIQUES ET
WEBOGRAPHIQUES
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
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[33] HUBERT P (1968) : Recueil des fiches techniques d'Agriculture Spéciale. Tome 2.
- Mémento de l'Agronome
[34] Les déchets de distillerie, nouvelles sources de cires de canne à sucre. BIOFUTUR.
Janvier 2005
[35] Cirad 2009-2018
[36] Fiche mtieres organiques –vinasse de distillerie. CIRAD 2006
[37] Marie Watson, « Caractéristiques chimiques et technologiques des vinasses de distilleries
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[38] Agro-épuration des vinasses de distillerie sur l’île de la Réunion. Marie GOSME
septembre 2001 — mars 2002
[39] RAKOTOMALALA Zolimboahangy « CARACTERISATION, ETUDE DU
COMPORTEMENT MECANIQUE ET DOMAINES D’APPLICATION DES TERRES
ROUGES DES ENVIRONS PROCHES DE LA REGION D’ANALAMANGA » - avril 2013
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
TABLES DES MATIERES
TENY FISAORANA ................................................................................................................ A
REMERCIEMENT ................................................................................................................... B
SOMMAIRE ............................................................................................................................. C
LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. D
LISTE DES TABLEAUX .......................................................................................................... E
LISTE DES PHOTOS ............................................................................................................... G
LISTE DES ABREVIATIONS ET NOTATIONS ................................................................... H
INTRODUCTION GENERALE .............................................................................................. 1
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES ......................................................................... 1
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LA LATERITE ........................................................ 2
1.1. Définition : ......................................................................................................................... 2
1.2. Profil latéritipique .............................................................................................................. 2
1.3. Minéraux des latérites ........................................................................................................ 2
1.4. Théories sur le développement des latérites ....................................................................... 3
1.5. Types de sols ....................................................................................................................... 4
1.5.1. Carapaces .............................................................................................................. 4
1.5.2. Cuirasses ................................................................................................................ 4
1.6. Le processus de latérisation ................................................................................................. 4
1.6.1. Le climat ................................................................................................................ 5
1.6.2. La topographie ....................................................................................................... 5
1.6.3. La végétation ......................................................................................................... 6
1.6.4. La roche-mère ....................................................................................................... 6
1.7. Caractéristiques des latérites ............................................................................................. 6
1.7.1. Caractéristiques physiques : .................................................................................. 6
1.7.1.1 Couleur .......................................................................................................... 7
1.7.1.2. Densité .......................................................................................................... 7
1.7.2 Caractéristiques chimiques ............................................................................... 7
1.7.3 Caractéristiques minéralogiques ....................................................................... 8
1.8 Classification des latérites .............................................................................................. 8
1.8.1 Classification de LACROIX (1923) ................................................................. 8
1.8.2 Classification par l’intensité de latérisation ...................................................... 9
1.8.3 Classification des latérites selon MARTIN et DOYENNE (1930) : ................ 9
1.8.4 Classification pédologique ............................................................................... 9
1.9 Structures de latérites ................................................................................................... 10
I
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
II
1.9.1 Structures pisolithiques ................................................................................... 10
1.9.2 Structures vermiforme .................................................................................... 10
1.10 Utilisation des latérites ................................................................................................. 11
1.10.1 Construction traditionnelle Malagasy ............................................................. 11
1.10.1.1 Fabrication des murs traditionnels ou « Tambohon’ny Ntaolo » ............... 11
1.10.1.2 . Enduit traditionnel .................................................................................... 11
1.10.1.3 Fabrication des blocs .................................................................................. 11
1.10.2 Utilisation des latérites en agriculture ............................................................ 12
1.10.3 Utilisation en métallurgie ............................................................................... 12
1.10.4 Utilisation en céramique ................................................................................. 12
1.10.5 Utilisation dans le domaine routier ................................................................. 12
1.10.5.1 Latérite stabilisée à la chaux ...................................................................... 12
1.10.5.2 Latérite stabilisée au TOPSIL .................................................................... 12
1.11 Répartition des latérites dans le monde ........................................................................ 13
CHAPITRE 2 : QUELQUES ETUDES EFFECTUEES SUR LA LATERITE A
MADAGASCAR .................................................................................................................. 15
2.1. Exemples études faites par chercheurs Malagasy .......................................................... 15
2.2. Caractéristiques de la latérite Vontovorona selon les études faites ............................... 15
2.2.1. Méthode d’analyse et caractérisation de la latérite .................................................... 15
2.2.1.1. Essais physiques .......................................................................................................... 16
a. Teneur en eau : ......................................................................................................... 16
b. Analyse granulométrique : ....................................................................................... 16
b.1. Analyse granulométrique par tamisage .............................................................. 16
b.2. Analyse granulométrique par sédimentation ..................................................... 18
c. Poids spécifique, masse volumique et densité apparente ......................................... 19
c.1. Poids spécifique γs .............................................................................................. 19
c.2. Masse volumique apparente : ............................................................................ 19
c.3. Densité apparente γd ........................................................................................... 19
2.2.1.2. Analyse chimique et minéralogique ............................................................................ 19
a. L’analyse chimique ............................................................................................................. 19
b. L’analyse minéralogique ..................................................................................................... 20
b.1. La fréquence γ du photon X : ............................................................................ 20
b.2. L’intensité I : ..................................................................................................... 20
2.2.1.3. Les caractéristiques hydriques .................................................................................... 21
a. Limites d’ATTERBERG .......................................................................................... 21
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III
a.1. Limite de liquidité Wl................................................................................................ 21
a.2. Limite de plasticité Wp .............................................................................................. 21
a.3. L’indice de plasticité Ip ............................................................................................. 21
b. Essai de compactage du PROCTOR ............................................................................ 22
c. Essai de portance ou Essai C.B.R. (Californian Bearing Ratio) ................................... 24
2.2.2. Les résultats de la caractérisation de la latérite de Vontovorona .................................. 24
a. Essai physique .................................................................................................................... 24
a.1. Teneur en eau ..................................................................................................... 24
a.2. Analyse granulométrique ................................................................................... 25
a.2.1. Composition granulométrique par tamisage ............................................... 25
a.2.2. Analyse granulométrique par sédimentation ............................................... 26
a.3. Masse spécifique, masse volumique apparente et densité apparente .............. 26
a.3.1. Masse spécifique : ....................................................................................... 26
b. Analyse chimique et minéralogique ........................................................................ 26
b.1. Analyse chimique : ............................................................................................ 26
b.2. Analyse minéralogique : source ........................................................................ 28
c. Caractérisation géotechnique ................................................................................... 28
CHAPITRE 3 : STABILISATION ....................................................................................... 31
3.1. Définition ......................................................................................................................... 31
3.2. Buts de la stabilisation ...................................................................................................... 31
3.3 Objectifs ............................................................................................................................. 31
3.4. Types de stabilisation ....................................................................................................... 32
3.4.1. Stabilisation mécanique ....................................................................................... 32
3.4.2. Stabilisation physique ......................................................................................... 32
3.4.3. Stabilisation chimique ......................................................................................... 32
3.5. Mécanisme de la stabilisation ........................................................................................... 32
3.5.1. Densifier .............................................................................................................. 32
3.5.2. Armer .................................................................................................................. 33
3.5.3. Enchaîner ............................................................................................................. 33
3.5.4. Lier ...................................................................................................................... 33
3.5.5. Imperméabiliser ................................................................................................... 33
3.5.6. Hydrofuger .......................................................................................................... 33
3.5.7. La réduction microbienne .................................................................................... 34
3.6. Les stabilisants .................................................................................................................. 34
3.6.1. Les stabilisants organiques : ............................................................................... 34
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IV
3.6.2. Les stabilisants minéraux .................................................................................... 35
3.6.2.1 Stabilisation par géopolymérisation ............................................................. 35
3.6.2.2 Stabilisation au ciment ............................................................................... 36
3.6.2.3 Stabilisation à la chaux .............................................................................. 36
CHAPITRE 4 : STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE ............................................ 37
4.1. Définition : ........................................................................................................................ 37
4.2. Le Microorganisme : ......................................................................................................... 37
4.2.1. Généralités : ......................................................................................................... 37
4.2.2. Définition : ...................................................................................................... 37
4.2.3. Classifications des microorganismes : ................................................................ 37
4.2.4. Rôles des microorganismes : .............................................................................. 38
4.3. Les matières favorisantes la réduction : ........................................................................ 38
4.4. Les facteurs écologiques dominants : ............................................................................ 38
4.4.1. Le pH ................................................................................................................... 38
4.4.2. La température : .............................................................................................. 38
4.4.3. Le potentiel d’oxydoréduction : ..................................................................... 39
4.4.4. L’humidité : .................................................................................................... 39
4.5. Le mécanisme de transformation d’oxyde de fer ferreux en fer ferrique par le
microorganisme : ...................................................................................................................... 39
CHAPITRE 5 : VINASSE ISSUE DE LA CANNE A SUCRE .......................................... 41
5.1. Généralités sur la Canne à sucre ....................................................................................... 41
5.1.1. Définition et description : ................................................................................... 41
5.1.2. Plantation du de la canne à sucre ....................................................................... 42
5.1.3. Composition chimique de la canne à sucre et ses coproduits ............................ 43
5.2. TECHNIQUE DE FABRICATION D’ALCOOL ARTISANAL : CAS DU TAOKA
GASY ....................................................................................................................................... 43
5.2.1. Les matières premières : ...................................................................................... 44
5.2.1.1. La canne à sucre .......................................................................................... 44
5.2.1.2. Le sucre ....................................................................................................... 44
5.2.1.3. L’eau ........................................................................................................... 44
5.2.1.4. Le ferment ou Laro ..................................................................................... 44
5.2.1. Préparation de la canne à sucre ....................................................................... 45
5.2.1.2. Broyage : ..................................................................................................... 45
5.2.1.2. Découpage : ................................................................................................ 45
5.2.2. Fermentation artisanal : .................................................................................. 45
5.2.3. La distillation artisanale : ............................................................................... 45
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V
5.2.3.2. Introduction ................................................................................................. 45
5.2.1.2. Déroulement de la distillation ..................................................................... 46
5.3. VINASSE ...................................................................................................................... 46
5.3.1. Définition ....................................................................................................... 46
5.3.2. Origine et description .................................................................................... 47
5.3.3 Composition chimique de la vinasse ............................................................. 48
5.3.4 Caractéristiques agronomiques ...................................................................... 51
PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES ......................................................................... 29
CHAPITRE 6 : ESSAI DE LA STABILISATION BIOTECHNOLOGIE DE LATERITE 53
6.1. Localisation du site ............................................................................................................ 53
6.2. PROCESSUS DES ESSAIS DE STABILISATION ........................................................ 54
6.3. Prélèvement et préparation des matières premières .......................................................... 55
6.3.1. La latérite ............................................................................................................. 55
6.3.2. Le sable ............................................................................................................... 56
6.3.3. L’eau .................................................................................................................... 56
6.3.4. Vinasse ................................................................................................................ 56
6.3.5. Bagasse : .............................................................................................................. 57
6.4. PREPARATION DES MATERIELS .............................................................................. 57
6.4.1. Bac de maturation : ............................................................................................. 57
6.4.2. Moule et piston : .................................................................................................. 58
6.5. Dosage, malaxage, ajouts des additifs et stabilisants des matières premières .................. 58
6.5.1. Dosage et pesage : ............................................................................................... 58
6.5.2. Ajouts des additifs et stabilisants : ...................................................................... 59
6.5.3. Malaxage manuel : .............................................................................................. 59
6.6. Les différents essais de stabilisation : ................................................................. 59
6.6.1. Essai de correction granulométrique des sables : ............................................ 60
6.6.2. Essai en variation de pourcentage du sable trouvé lors de la correction
granulométrique et la latérite : ................................................................................... 61
6.6.3. Essai avec vinasse et bagasse ...................................................................... 61
6.7. MATURATION (réduction microbienne) .................................................................... 61
6.8. CONFECTION DES EPROUVETTES ........................................................................ 62
6.8.1 Moulage ................................................................................................................ 62
6.8.2. Démoulage .......................................................................................................... 63
6.9. CARACTERISATION DES EPROUVETTES ............................................................ 63
6.9.1. La résistance à la compression ............................................................................ 63
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VI
6.9.2. Porosité ........................................................................................................... 64
CHAPITRE 7 : RESULTATS ET DISCUSSIONS ............................................................. 65
7.1. INFLUENCE DE LA CORRECTION GRANULOMETRIQUE ................................ 65
7.1.1. Influence de la classe granulaire du sable utilisé : .......................................... 65
7.2. INFLUENCE DE LA QUANTITE DU SABLE UTILISEE ........................................ 68
7.3. ANALYSE DE LA GRANULARITE DE LA LATERITE APRES LA CORRECTION
GRANULOMETRIQUE .......................................................................................................... 71
7.4. INFLUENCE DE LA STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE ........................... 72
7.4.1. Essai de stabilisation biotechnologique de la latérite en utilisant la vinasse : 72
7.4.2. Essai de stabilisation biotechnologique de la latérite en utilisant la vinasse et en
ajoutant de la fibre de bagasse :..................................................................................... 76
PARTIE III : ETUDES ECONOMIQUES ET ENVIRONEMENTALES .............................. 85
CHAPITRE 8 : ETUDES SOCIO-ECONOMIQUES .......................................................... 86
8.1. EXPOSITION DU PROJET ............................................................................................. 86
8.2. Lieu d’implantation : ......................................................................................................... 86
8.3. Etude de l’offre et de la demande ...................................................................................... 86
8.3.1. Marché potentiel : ................................................................................................ 86
8.3.2. L’offre ................................................................................................................. 87
8.3.3. La demande non satisfaite ................................................................................... 87
8.3.4. Part visée sur le marché ....................................................................................... 87
8.4. L’unité de production ........................................................................................................ 88
8.4.1. Matériels et outillages de production .................................................................. 88
8.4.2. Le matériel de transport : .................................................................................... 88
8.4.3. Les matériels de bureau : ..................................................................................... 88
8.4.4. Les immobiliers : ................................................................................................. 88
8.5. Le produit .......................................................................................................................... 89
8.6. Matériels de fabrication pendant des 5 premières années : ............................................... 89
8.7. L’évaluation financière du projet ...................................................................................... 90
8.7.1. Montant des matériels de fabrication de la première année ................................ 90
8.7.2. Montant des infrastructures ................................................................................. 91
8.7.3. Montant des autres matériels ............................................................................... 92
8.7.4. Montant d’investissement nécessaire .................................................................. 92
8.8. Montant annuel des matières premières et autres charges ................................................ 93
8.9. Frais personnel (FP) .......................................................................................................... 94
8.10. AMORTISSEMENT ....................................................................................................... 95
8.10.1. Définition et méthodes : .................................................................................... 95
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VII
8.10.2. Amortissement annuel des matériels de fabrication .......................................... 96
8.10.3. Amortissement annuel de la construction, du matériel de transport,
d’installations électrique et des matériels de bureau ..................................................... 97
8.11. Calcul du Prix de revient et coût unitaire de brique ........................................................ 99
CHAPITRE 9 : ÉVALUATION ENVIRONEMENTALE ................................................ 100
9.1. Définitions de l’Environnement ...................................................................................... 100
9.2. Impact environnemental .................................................................................................. 100
9.3. Impact socio-économique ............................................................................................... 100
9.4. Impact du projet par rapport à la production des autres briques .................................... 100
CONCLUSION GENERALE ................................................................................................ 101
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES ................... 81
TABLES DES MATIERES ........................................................................................................ I
RAFALIRAVAKA TODY _ SCIENCE ET IINGENIERIE DES MATERIAUX
II
RESUME
Le but de notre travail est de montrer qu’il est possible d’utiliser les déchets de canne à sucre
tels que la vinasse et la bagasse pour la stabilisation biotechnologique de la latérite. La
stabilisation de la latérite par vinasse avec l’apport de sable à 20 % de granularité comprise
entre 0 mm et 4 mm et 0,2 % de bagasse, soumise à une réduction microbienne dans un milieu
anaérobie pendant 84 jours, puis pressé avec une pression de 15,3 MPa constituent un nouveau
matériau de construction dont la résistance mécanique à l’état sec atteint 4,925 MPa, tandis que
celle à l’état humide est 2,089 MPa avec une porosité de 14,256 %. Ces valeurs sont acceptables
selon les normes internationales. Et pour finir l’étude socioéconomique et environnementale
ont été faites pour compléter notre travail.
Mots clés : latérite, stabilisation, biotechnologique, vinasse, bagasse
ABSTRACT
The goal of our work is to show that it is possible to use the garbage of cane to sugar as the
vinasse and the bagasse for the biotechnical stabilization of the latérite. The stabilization of
the latérite by vinasse with the contribution of sand to 20% of included granularité between 0
mm and 4 mm and 0,2% of bagasse, subject to a microbial reduction in an anaerobic
environment during 84 days, then hurried with a pressure of 15,3 MPas constitute a new
material of construction of which the mechanical resistance to the dry state reached 4,925
MPas, while the one to the humid state is 2,089 MPas with a porosity of 14,256%. These
values are acceptable according to the international norms. And to finish the socio-economic
and environmental survey have been made to complete our work.
Key words : latérite, stabilization, biotechnical, vinasse, bagasse
Encadreur : Docteur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, Maître de conférences
Adresse de l’auteur : Lot III S 84 BIS Anosibe TANA 101
TEL : 032 43 427 09
Email : [email protected]
Auteur : RAFALIRAVAKA Tody
Titre : ESSAI DE STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE DE LA
LATERITE EN UTILISANT DES DECHETS DE SUCRERIE : CAS DE LA
VINASSE ET DE LA BAGASSE
Nombre de pages : 105
Nombre de tableaux : 55
Nombre de figures : 24
Nombre de Photo :29