Étude des briques de terre gypso-calcaire stabilisée par ...©partement d’hydraulique et de...

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université KASDI Merbah de Ouargla

Faculté des sciences, de technologie et des sciences de la matière

Département d’Hydraulique et de Génie Civil

Laboratoire d’Exploitation et Valorisation des Ressources Naturelles en Zones Arides

Mémoire Présenté pour l'obtention du diplôme de

MASTER Spécialité:Génie civil

Option:CCI

Thème

Préparé par : KRAMI Abderraouf REGGADI Sidi Mohamed

Soutenu publiquement devant le jury composé de: 19/09/2011 Mr KRIKER Abdelouahed Professeur U. Ouargla Président

Mr BELFERREG Alloua Maître de conférence (A) U. Ouargla Examinateur

Mr LOGBI Abdelaziz Maître de conférence (A) U. Ouargla Examinateur

Mr ABANI Said Maître de conférence (A) U. Ouargla Promoteur

Étude des briques de terre gypso-calcaire stabilisée par le ciment ou par la chaux

Année universitaire 2010/2011

Nous rémérions dieu le tout puissant de nos avoir donner la force d’atteindre notre but

et d’accomplir avec succès ce modeste travail.

et nous tenons à remercier notre encadreur ABANI Said

Pour ces conseils illumines et son aide précieux pour achever notre mémoire.

Nous remercions aussi tous les enseignants du département d’hydraulique et

Génie Civil et aux ingénieurs de laboratoire de génie civil sans acception,

sans oublier le personnel laboratoire L.T.P.S. Ouargla

Nous remercions la promotion de Master II génie civil CCI 2010/2011, et

tout les enseignants qui ont contribué à notre formation.

TABLE DES MATIERES

Introduction générale……………………………………………………………………. 01

Chapitre i : recherche bibliographique 02

I- Brique …………………………………………………………………………….. 03 I-1- Histoire ………………………………………………………………... 03 I-2- Définition de la brique …………………………………….................. 03 I-3- Types des briques……………………………………………………... 04 I -3-1- Briques terre cuite………………………………………. 04 I-3-2- Brique silico-calcaire………………………..................... 07 I-3-3- Brique de l’adobe………………………………... 09 I-3-4- Bise……………………………………………………….. 11 I-3-5- blocs de terre comprimée…………………...................... 13 I-3-6- brique de terre crue…………………………... 14

II- Ciment…………………………………………………………………………….. 17

II-1- Définition de ciment ………………………………………………….. 17 II-2- Fabrication du ciment ………………………………………………... 17 II-3- Composition chimique du ciment portland …………………………. 18 II-4- Classification des ciments industriels ……………………………….. 19 III- La chaux …………………………………………………………………………… 20 III-1- Définition de la chaux ………………………………………………….. 20 III-2- Fabrication de la chaux………………………………………………… 20 III-3- Cycle de la chaux ……………………………………………………... 22 III-4- Type de chaux ………………………………………………………… 22 Conclusion………………………………………………………………........................ 24

Chapitre II : caractérisation des matériaux utilises 17

I- Sol gypso calcaire………………………………………………………………… 25 I-1- Introduction …………………………………………………………... 25 I-2- Relation gypse-calcaire……………………………………………….. 25 I-3- Essais sur les sols gypso calcaires ……………………………………. 26 I-3-1- la masse volumique …………………………………….. 26 I-3-2- analyse granulométrique ………………………………… 28 I-3-3- essai Proctor ……………………………………................ 30 I-3-4- analyses chimiques……………………………………… 34 I-3-5- essai CBR ……………………………………………....... 36 I-3-6- essai de compression simple ………………………….... 41 II II-1- essais sur ciments……………………………………………………….. 43 II-1-1- ciment utilise ……………………………………………... 43 II-1-2- caractéristique de ciment ……………………………….. 43 III III-5- propriété de la chaux ……………………………………………… …. 52 IV- eau de gâchage …………………………………………………………………… 55 conclusion………………………………………………………………………………… 56

Chapitre III : caractérisation physiques et mécaniques des blocs de terre stabilisent 56

I- introduction………………………………………………………………………. 57 I-1- Préparation des éprouvettes …………………………………………. 57

I-2- préparation des éprouvettes de sol gypso-

calcaire…………………………………………………………………. 58

I-3- préparation des éprouvettes de sol gypso- calcaire stabilisée par le

ciment …………………………………………………………………. 58

I-4- préparation de l’éprouvette de sol gypso- calcaire stabilisée parla

chaux …….............................................................................................. 59

II- caractérisation des blocs de terre stabilisée……………………………………. 60 II-1- essai de compression ……………………………………………….. 59 II-2- essai de flexion ………………………………………………………... 65 II-3- essai ultrasonique……………………………………………………… 70 II-4- essai de conductivité…………………………………………………... 74 conclusion générale……………………………………………………………………… 85 Bibliographie Annexes

LISTE DES FIGURES

CHAPITRE I : RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE

Figure (I-1) : Fabrication des produits de terre cuite 05 Figure (I-2) : Briques creuses et pleines 07 Figure (I-3) : Brique silico-calcaire 07 Figure (I-4) : Brique adobe 09 Figure (I-5) : Brique pisé 11 Figure (I-6) : Fabrication de la brique terre crue 15 Figure (II-7) : Fabrication de ciment 18 Figure (II-9) : Cycle de la chaux 22

CHAPITRE II : CARACTERISATION DES MATERIAUX UTILISE NT

Figure (II-1) : Série de tamis 28 Figure (II-2) : Courbe granulométrique d’un sol gypso calcaire 30 Figure (II-3) : Matériel nécessaire pour essai de Proctor 32 Figure (II-4) : Courbe d’essai de Procter 33 Figure (II-5) : ESSAI CBR 37 Figure (II-6) : Essai de compression 41 Figure (II-7) : Appareil de Vicat muni de la sonde de consistance 49

CHAPITRE III : CARACTERISATION PHYSIQUES ET MECANIQ UES DES BLOCS DE TERRE STABILISEES

Figure (III-1) : Essai de compression 61

Figure (III-2) : Résistance à la compression en fonction du dosage en ciment

63

Figure (III-3) : Résistance à la compression en fonction du dosage enchaux

66

Figure (III-4) : Essai de flexion 63

Figure (III-5) : Résistance à la traction par flexion en fonction du dosage de ciment

69

Figure (III-6) : Résistance à la traction par flexion en fonction dudosage en chaux

70

Figure (III-7) : Appareil ultrasonique 71 Figure (III-8) : Essai d’ultrasonique 72 Figure (III-9) : Vitesse de son en fonction du dosage en ciment 73 Figure (III-10) : Vitesse de son en fonction du dosage en chaux 73 Figure (III-11) : Appareil CT METRE 74 Figure (III-12) : Schéma d’essai de conductivité thermique 75 Figure (III-13) : Conductivité thermique en fonction du dosage de ciment 78 Figure (III-14) : Rrésistance thermique en fonction du dosage de ciment 78 Figure (III-15) : Chaleur spécifique en fonction du dosage de ciment 79 Figure (III-16) : Conductivité thermique en fonction du dosage en chaux 81 Figure (III-17) : Rrésistance thermique en fonction du dosage en chaux 82

Figure (III-18) : la chaleur spécifique en fonction du dosage en chaux 82

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : Densimètre Le Chatelier 43 Photo2 : Perméabilimètre de Blaine 46 Photo3 : Appareil de VICAT 50

LISTE DES TABLEAUX

CHAPITRE I : RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE

Tableau (I-1) : les propriétés des briques creuses 06 Tableau (I-2) : la résistance thermique des briques creuses 06 Tableau (I-3) : les propriétés des briques pleines 06 Tableau (I-4) : la résistance thermique des briques pleines 06 Tableau (I-5) : les propriétés des briques pleines et creuses 08 Tableau (I-6) : Caractéristiques des briques de terres crues (adobe, pisé et

brique de terre comprimée 16 Tableau (I-7) : Quantité de composent de ciment 19

CHAPITRE II : CARACTERISATION DES MATERIAUX UTILISE S

Tableau (II-1) : Masse volumique apparente de sol gypso-calcaire 20 Tableau (II-2) : Résultats d’analyse granulométrique de sol gypso-calcaire 22 Tableau (II-3) : Teneur en eau de sol gypso-calcaire 25 Tableau (II-4) : Détermination dosage de retour des carbonates 29 Tableau (II-5) : Résultats de CBR IMBIBE avant l’immersion dans l’eau 31 Tableau (II-6) : Densité sèche γd à l’état initial 32 Tableau (II-7) : Résultats de CBR IMBIBE après l’imbibition 32 Tableau (II-8) : Résultat finale de l’essai CBR 33 Tableau (II-9) : Résultat de l’essai de compression simple de sol gypso-calcaire 34 Tableau (II-10) : Résultats des essais effectués sur le sol gypso-calcaire 35 Tableau (II-11) : Fiche technique des propriétés physique et chimiques de la

chaux de Saida 54 Tableau (II-12) : Composition chimique de l’eau (la concentration est donnée

en (mg / l)) 55

CHAPITRE III : CARACTERISATION PHYSIQUES ET MECANIQ UES DES BLOCS DE TERRE STABILISEES

Tableau (III-1) : Composition des éprouvettes de sol gypso-calcaire 58

Tableau (III-2) : Composition des éprouvettes de sol gypso-calcaire avec le ciment

58

Tableau (III-3) : Composition des éprouvettes de sol gypso-calcaire avec la chaux

59

Tableau (III-4) : Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire (0%)

61

Tableau (III-5) : Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par le ciment (5%)

61


62


62


62

Tableau (III-9) : Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (5%)

62


62


63


63

Tableau (III-13) : Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire en fonction dosage du chaux et de ciment

63

Tableau (III-14) : Résultat de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire (0 %)

67

Tableau (III-15) : Résultat de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par le ciment (5 %)

67


67


67


68

Tableau (III-19) : Résultat de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (5 %)

68


68

Tableau (III-21) : Résultat de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (15%)

68


69

Tableau (III-23) : Résultat de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire en fonction dosage du chaux et de ciment

69

Tableau (III-24) : Vitesse de son en fonction de dosage de ciment et de chaux 72 Tableau (III-25) : Résultats obtenues par le sol gypso-calcaire (0%) 76 Tableau (III-26) : Résultats obtenues par le sol gypso-calcaire stabilisé par le

ciment (5%) 76

:

Tableau (III-27) : Résultats obtenues par le sol gypso-calcaire stabilisé par le ciment (10%)

76


77


77

Tableau (III-30) : Conductivité et résistance thermique de sol gypso-calcaire en fonction de dosage de ciment

77

Tableau (III-31) : Résultats obtenues par le sol gypso-calcaire stabilisé par le Chaux (5%)

80


80


80


81

Tableau (III-35) : Conductivité et résistance thermique de sol gypso-calcaire en fonction de dosage de chaux

81

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.والذي سينتج عنه فائدة اقتصادية كبيرة, عزل حراري جيد كبيرة و ضغط مقاومة وجب تعويض هذه المواد بمادة أخري تعطيا��$�ل

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الناقلية الحرارية , قاومة الشد م, مقاومة الضغط , جير , اسمنت , تيف كلمات مفتاحيه

INTRODUCTION GENERALE

1

INTODUCTION

Les matériaux composites sont anciens, il y a plusieurs millénaires, les artisans

de l’Egypte ancienne augmentaient les propriétés mécaniques des briques par

adjonction de paille courte à l’argile fraîche.

La brique est l'élément le plus utilisé dans la construction, mais sa fragilité

(surtout celles fabriquées dans notre région) reste un handicap de son comportement

mécanique. Aussi sa résistance thermique faible donne un mouvais confort thermique

aux usagers des bâtiments.

L’objectif de ce travail consiste à apporter notre contribution à la valorisation

des sols gypso-calcaires qui se trouvent dans notre région, et de l’intégrer d’une façon

rationnelle dans le domaine de la construction.

Le présent travail s’attache, donc, à l’étude des blocs de terre gypso-calcaire

stabilisée par le ciment ou par la chaux.

Ce travail se divise en trois chapitres :

Le premier chapitre est consacré à une recherche bibliographique présentant les

notions fondamentales sur les différents types des blocs de terres, à savoir leur

composition, leur fabrication, leurs caractéristiques mécaniques et ces propriétés

physiques.

Le deuxième chapitre traite les caractéristiques des différents matériaux utilisés

dans notre étude, pour la composition des blocs de terre stabilisée, à savoir la masse

volumique, la granulométrie, la composition chimique et minéralogique ainsi que les

propriétés physiques.

Le troisième chapitre est consacré à l’étude des comportements mécaniques et

des propriétés physiques des blocs de terre gypso-calcaire stabilisée au ciment ou à la

chaux, onfait varié le dosage de ces derniers.

Nous présentons une conclusion générale sur les blocs de terre gypso-calcaire

stabilisée au ciment et celle stabilisée à la chaux en se basant sur les résultats obtenus,

et nous donnons quelques recommandations.

Enfin, nous espérons que ce travail apportera une contribution modeste au

développement et à l’exploitation des blocs de terre stabilisée.

Chapitre I : Recherche bibliographique

3

I-BRIQUE

I-1-Histoire

L'origine de la brique remonterait à sept mille ans avant J-C, dans la région du

Tigre et de l'Euphrate. Son utilisation se généralisa au IIIe millénaire, comme

matériau de construction, lors de l'ère de sédentarisation de l'homme. La

nécessité de se protéger de façon durable des intempéries et des prédateurs

imposa à l'Homme de trouver un matériau dur et résistant. De plus, la brique

est facilement réalisable à partir d'argile ou de terre. Les premières maisons en

brique ont été découvertes en Irak, puis en Mésopotamie, et son usage s'étendit

rapidement dans tout le Moyen-Orient.

Pendant longtemps, la brique (appelée « adobe ») était simplement moulée puis

séchée au soleil, pour la rendre plus résistante. La brique crue permettait de

monter des habitations ou des monuments comme la pyramide d'Amenemhat

III, mais restait fragile et résistait mal aux intempéries. La cuisson de la brique

fut expérimentée 2500 avant J.-C., en Mésopotamie et dans la vallée de l'Indus.

La cuisson permit de réaliser des constructions plus imposantes. En Assyrie et

en Grèce, la cuisson de l'argile permit de créer des frises et de réaliser des

briques émaillées. Au XVe siècle, le nord de l'Italie devint maitre dans cet art

pour la décoration des habitations et des monuments avec des frises, des

guirlandes et des festons.

I-2-Définition de la brique

La brique est un matériau de construction qui est fabriqué en portant une petite

quantité d’argile, préalablement mise en forme, à une température appropriée-

la température de frittage. Les particules d’argile commencent alors à fondre et

s’agglomèrent pour former une masse à caractère pierreux. Après la cuisson, la

brique conserve une certaine porosité, qui lui confère d’ailleurs des propriétés

spécifiques et la distingue des autres matériaux de construction. [4]


4

I-3-Types des briques

I-3-1-Briques Terre cuite

Les matériaux de terre cuite ont été utilisés depuis plusieurs siècles, ils se sont

adaptés à l’évolution de la construction et à ses impératifs. Dans le domaine

traditionnel ou industriel, ils sont fabriqués à partir d’argile devenant souvent

rouge à la Cuisson (sauf les argiles calcaires dont la couleur de cuisson varie du

rose à jaune et blanc) [5]

I-3-1-1-Composition de la brique terre cuite

� Les argiles

Origine : la décomposition des roches primaire tel que granite, causé par action

chimique (oxydation, carbonations…….) action physique (variation de

température, l’action d’eau, de gel et érosion)

I- 3-1-2-Fabrication de la brique terre cuite

La fabrication d'une brique terre cuite passe par les grandes étapes suivantes :

Extraction : l’extraction peut se faire par des engins mécaniques : décapeuse,

pelles chargeuses ……. Etc. la malaire primaire extraite, acheminée à l’usine

par camion, voies ferrée, bande transporteuse. .

Façonnage : le façonnage des produits (pleins perforés et creux) est réalisé par

de procédures : étirage et pressage

Séchage : les produits sont façonnés avec une teneur en eau de 15 à 30% (les

chiffres exprimé en pourcentage par rapport au point sec) .il est nécessaire

avant la cuisson d’élimine la plus grand partie de cette eau par des séchoirs

bien régler.

L’énergie consommée varie de 3.5x106 à 4.10x 106 J/KG d’eau évacuée, le

séchage d’une tonne de produit nécessite une consommation d’énergie

électrique de 6 à 13 KWh.

Cuisson : C’est la dernier opération que doit subir le bloc d’argile façonne et

séché pour devenir ensuite une brique terre cuite. C’est donc une phase

extrêmement importante qui doit se dérouler très progressivement, c’est-à-dire


5

que la fournée est soumise à un échauffement régulièrement crissant jusqu’à la

température de cuisson (comprise entre 850 et 120 C0 ) selon l’espèce d’argile

utilisée), ensuite elle doit refroidir aussi graduellement. [5] [4]

Figure (I.1) : Fabrication des produits de terre cuite


6

I-3-1-3-Caractéristique de brique terre cuite

Les caractéristiques de brique terre cuite sont indiquées dans les tableaux

suivants :

Tableau (I-1) : les propriétés des briques creuses [2]

Masse volumique (kg /m 3) 1750 à 2050

Absorption d’eau < 15%

Isolation acoustique 41 à 58 dB

Résistance à la compression 4 à 8 MPa

Tableau (I-2) : la résistance thermique des briques creuses [2]

Epaisseur (cm) 5 10 20 25

R (m2. °C /W) 0 ,10 0 ,20 0 ,39 0 ,55

Tableau (I-3) : les propriétés des briques pleines [2]

Masse volumique (kg /m 3) 1650 à 2000

Absorption d’eau 30 à 80 %

Isolation acoustique 41 à 54 Db

Résistance à la compression MPa 12,5 à 40 MPa

Tableau (I-4) : la résistance thermique des briques pleines[2]

Epaisseur (cm) 5 ,5 10,5 22

R (m2. °C /W) 0 ,05 0 ,09 0 ,2

� La conductivité thermique des brique terre cuite est égale :

λ=1,15 W /m. °C


7

Figure (I. 2) : Briques creuses et pleines

I-3-2-Brique silico-calcaire

Les briques silico-calcaires sont essentiellement formés d’un mélange des

matériaux siliceux finement broyés et de la chaux hydratée Ca (0H) 2 appelée

chaux grasse ou de ciment portland soumis généralement à un traitement à

l’autoclave. [4] [17]

Il y a deux types de produit qui sont fabriques et utilisés comme matériaux de

construction.

Figure (I.3) : Brique silico-calcaire

I-3-2-1-Types de brique silico-calcaire

1- brique silico-calcaire dense.

2- brique silico-calcaire léger.


8

I-3-2-2-Fabrication de la brique silico-calcaire

1-Brique silico-calcaire dense

Le mélange (5 à 12 %) chaux vive (CaO) et sable propre de 0/5 mm et l’eau

de l’ordre de (4 à 8 %) de la masse des matériaux secs.

Généralement des mélange continus alimentent d’une façon régulière la

matière comprimée-vibrée suivent les modèles de presses, sous des pressions

variant de 15 à 45 MPa, exceptionnellement 60 MPa, après démoulage les

produits sont traités dans des autoclaves durant 6 à 14 H et la pression varie de

0,8 à 1 ,2 MPa. [17]

2-Brique silico-calcaire légère

Ces matériaux sont obtenus par traitement à l’autoclave d’un mélange de sable

siliceux (60 à 65%) , de chaux et de ciment (35 à 40 % pour l’ensemble), une

multitude de petite cellules étant crées dans une mélange par dégagement

gazeux résultant de l’addition , au moment du gâchage de poudre

d’aluminium .

I-3-2-3-Caractéristiques de brique silico-calcaire

Les caractéristiques et propriétés de brique silico-calcaire sont indiquées dans

le tableau suivant :

Tableau (I-5) : les propriétés des briques pleines et creuses [2]

Type de brique brique silico-

calcaire denses

brique silico-

calcaire léger

Masse volumique (kg /m 3) 600 à 2200 300 à 800

Résistance à la compression MPa 6 à 60 1,5 à 7

Conductibilité thermique (w /m. °C) 1 ,16 à 1,63 0,08

Absorption d’eau 4 à 8 % -

Isolation acoustique 48 Db -


9

Les briques silico-calcaires sont en générale de même usage que les briques de

terre cuite mais avec certaine restriction il est interdit d’utiliser les briques

silico-calcaire pour la pose de fondation et des socles parce qu’elles sont moins

résistantes à l’eau que les brique de terre cuite.

I-3-3-Brique de l’adobe

L’adobe est un matériau de construction fait d’un mélange de sol, d’eau et de

chaume. Le sol utilisé doit contenir une proportion déterminée d’argile et de

sable. Chaque élément du mélange joue son rôle. Le sable réduit la probabilité

de microfissures dans le bloc de terre, l’argile agglutine les particules et le

chaume de blé, quant à lui, donne un certain grade de flexibilité à l’ensemble.

Il existe aujourd’hui des unités de production industrialisées qui produisent

jusqu’à 20000 blocs par jour. [2]

Figure (I.4) : Brique adobe I-3-3-1-Production

La production des blocs d’adobe doit prendre en compte des étapes successives

depuis l’extraction de la terre jusqu'à stockage final du matériau prêt à être

utilisé en construction.


10

I-3-3-2-Mode de production de l’adobe

On distingue deux principaux modes de production de l’adobe, l’un manuel et

l’autre mécanisé traduisant un mode de production modernisé.

� Mode de production manuel

a-Moules simples

Il correspond à un moulage traditionnel soit par façonnage ou à l’aide d’un

moule façonnée à la main, la terre est généralement utilisée à l’état plastique

mi-ferme la terre peut être employée à deux états hydriques différents, soit

sous formes de pâte mi- molle et selon une méthode dite du « coup d’eau »

(moule préalablement nettoyé et mouillé pour faciliter le démoulage ),soit sous

forme de pate mi-ferme et selon une méthode dite du « coup de sable » (le

moule préalablement nettoyé et mouillé est sou-poudré de sable pour faciliter

de démoulage ).dans ces deux technique de moulage manuelles rendements

moyens de production se situent de 400à600 blocs par jour pour 2 ouvriers.

b-Moules multiples

Il associe l'utilisation de grands moules à compartiments multiples,

généralement en forme d'échelles ou de forme carrée subdivisée en petits

compartiments et la livraison de la terre, à l'état assez liquide par brouette,

dumpers ou bulldozers à godet. Parfois la terre est directement déversée depuis

le malaxeur qui est alors mobile et tracté par ou sur un camion. Les moules

doivent être manipulés facilement par 2 ouvriers (pas trop lourds) et doivent

être propres et mouillés avant d'y déverser la terre. Compte tenu de l'état

hydrique plus liquide de la terre, les adobes produites de cette façon présentent

un risque de retrait et donc de fissuration plus importante.

� Mode de production mécanisé

La production mécanisée de blocs d'adobe a été développée dés la fin du XIXé

siècle, aux Etats-Unis d'Amérique, notamment par un fabricant Californien,

Hans Stumpf. Celui-ci mettait au point une machine tractée par un animal

domestique dans un premier temps puis motorisée et munie de pneus, dotée


11

d'un système de trémie mobile au dessus d'un moule à compartiments multiples

(25 moules) recevant directement la terre et déposant au sol les 25 blocs

successivement moules.

I-3-3-3-Produits

Les produits de la fabrication des adobes, manuelle ou mécanisée, sont

extrêmement variés. Ils sont le plus souvent directement tributaires des savoir-

faire traditionnels et varient quant au type de terre utilisée, au mode de

moulage, aux dimensions des blocs (très changeantes) et aux destinations

d'emploi plus ou moins spécifiques (blocs spéciaux). Les moules utilisés sont

généralement en acier ou en bois(le plus souvent) et de forme très variée. Les

dimensions les plus fréquentes de 40 x 40 x15cm ou 40 x 30 x 15 cm ou 40 x

20 x 10 cm …) On distingue globalement trois principaux types de produits :

produits classiques, produits spéciaux, produits antisismiques.

I-3-4-Le pisé

I-3-4-1-Définition

De nature très sableuse et graviers et cailloux, à peine argileuse (10 à 20%) ,la

terre est plus souvent conservée à son d'humidité naturelle (teneur en eau

modifiée si elle est trop sèche ou trop humide) puis déversée dans un coffrage

et compactée (à l'aide d'un pilon manuel) jusqu'à constituer un béton maigre de

terre qui durcit en séchant . Les coffrages traditionnels sont en bois. [2] [4]

Figure (I. 5) : Brique pisé


12

I-3-4-2-Production

Le mode de production du pisé d'un principe assez simple : la terre est déversée

dans un coffrage puis compactée. Cette simplicité peut néanmoins être

contrariée si l'on ne dispose pas d'une bonne terre à pisé, si l'on compacte à une

mauvaise teneur en eau, si les coffrages sont mal conçus ou l'organisation

générale de la production inadaptée. La période de production du pisé est

étroitement liée aux conditions météorologiques des zones climatiques. En

effet, sous climat tempéré ou continental, on évite de construire en pisé pendant

les périodes de gel (hiver) et les périodes de chaleur estivale .Le pisé est un

matériau gélif et le retrait linéaire peut être accusé par conditions climatiques

extrêmes telles que les fortes chaleurs estivales.

Les rendements de production du pisé varient considérablement selon de

multiples paramètres dont les plus agissants sont: l'organisation du chantier et

les conditions de travail, le type de coffrage utilisé, le degré de mécanisation.

Pour des petits chantiers d'habitat simple, selon le degré de mécanisation , une

équipe de 5 à 6 ouvriers (traditionnel) ou de 3 ouvriers (mécanisé) permet

d'obtenir des rendements satisfaisant pouvant aller 8/10 heure×m3 à 35

heures×m3 en organisation traditionnelle et de 5 heure×m3 à 30 heure×m3 en

organisation mécanisée .cette large plage est notamment tributaire des

condition de travail .

I-3-4-3-Produits

� Déférents types de pisé

L’aspect général du matériau pisé, une fois compacté et décoffré est celui d un

" béton maigre de terre", variable selon le type de terre (apparence de graviers

et cailloux ou texture plus fine), selon le type de coffrage utilisé et les principes

constructifs adoptés pour édifier la maçonnerie de terre en "banchées "

successives (en progression horizontale ou verticale avec des coffrages

traditionnels).


13

I-3-5-Blocs de terre comprimée

I-3-5-1-Définition

Cette version moderne du bloc de terre crue moulée, ou adobe, emploie des

terres aux caractéristiques assez proche du pisé mais pouvant être plus

argileuses (jusqu’à 25%) et écrêtées de leurs plus gros éléments (diamètre >

20mm). la fraction sableuse (gros sables ) doit être dominante et la fraction

graveleuse (petits graviers )peut être moindre . le matériau ainsi composé .d

une granulométrie assez uniforme est compacté à une état hydrique peu

humide au moyen de presses de type et de registre de performance très divers .

la fameuse presse manuelle "Cinva-Ram " mise au point en 1956 en Colombie

par l ingénieure Raul Ramirez fut la première à être fabriquée industriellement

et largement diffusée vers les pays européens et d’Afrique de l’ouest. Elle fut

rapidement et très largement adoptée et contribua au développement de cette

technique de construction en blocs de terre comprimée .cette petite presse

manuelle est aujourd’hui dépassée par une nouvelle génération de matériel plus

performant, presses manuelles ou semi-mécaniques, mécanique motorisées,

hydraulique, à compression statique, dynamique ou à vibration, unités foraines

mobiles et unités industrielles lourdes, fixes. Les blocs de terre comprimée non

stabilisés (ou stabilisés par l ajout d un faible pourcentage de liant hydraulique

du type ciment ou chaux) sont des matériaux dotée d excellentes performances

et d une grande souplesse d’emploi qui caractérise par nature la maçonnerie en

petits éléments. [17]

I-3-5-2-Production des blocs de terre comprimée

La production des blocs de terre comprimée peut être assimilée à celle des

blocs de terre cuite produits par compactage, exception faite de la phase de

cuisson. L'organisation de la production sera différente selon qu'elle est réalisée

dans le cadre de petites unités de production artisanales (ou briqueteries) au

moyen de presses généralement manuelles ou semi-mécanisées ou bien dans le

cadre d'unités de production semi-industrielle et industrielle les principes et


14

mode d'organisation de l'industrie des brique cuites ou des produits silico-

calcaires classiques. Les aires de production, de séchage et de stockage varient

également selon les modes de production adoptes et les conditions de

production issues l’environnement climatique, technique et économique.

I-3-5-3-Modes de production des blocs de terre comprimée

On distingue quatre grandes catégories des unités de production :

Presses manuelles, Presses motorisées, unités de production foraines (mobiles

légères) unités de production fixes.

I-3-5-4-Produits

Les modes de production et types de presses actuellement disponibles sur le

marché s'ouvrent sur la réalisation de quatre grandes catégories de produits : les

blocs pleins, blocs creux, blocs spéciaux

I-3-6-Brique de terre crue

I-3-6-1-Définition de brique de terre crue

Banco ou adobe sont les termes utilisés pour désigner la terre, utilisée avec le

moins de transformations possibles en tant que matériau de construction. Le

terme terre crue permet surtout de marquer la différence avec la terre cuite : en

effet, le matériau terre se trouve aujourd'hui le plus couramment sous sa forme

cuite (briques, tuiles).

I-3-6-2-Composition de la brique terre crue

La terre crue est un matériau minéral granulaire, composé de matière solide,

liquide et gazeuse

- Matière solide : La fraction solide est constituée de grains , cailloux (taille

exprimée en centimètres), de graviers (de 20 mm à 5 mm), de sables (5 mm à

0,06mm), de silts (0,06 mm à 2 µm), d'argiles, qui sont des plaquettes plutôt

que des grains (taille inférieure à 2 µm) et d'oxydes métalliques qui ont des

propriétés colorantes (taille également inférieure à 2 µm).


15

-Matière liquide : La fraction liquide est constituée d'eau et de corps

organiques et minéraux dissous dans cette eau.

-Matière gazeuse : La fraction gazeuse est constituée d'azote, d'oxygène, de

gaz carbonique, ainsi que de gaz issus de la vie présente dans la terre.

I-3-6-3-Fabrication de la brique terre crue

La fabrication d'une brique terre crue passe par les grandes étapes suivantes :

1. Creuser une fosse dans le terrain qui servira de récipient pour mélanger la

terre avec la paille et l'eau. Mélanger les ingrédients avec une pelle et laisser

reposer deux jours.

2. Remuer le mélange une fois durant les deux jours, en marchant les pieds nus

sur la pâte obtenue.

3. Fabriquer des moules en bois.

4. Verser la pâte préparée dans chaque compartiment, secouer les moules pour

aider à compacter la pâte. Le moule doit être propre et préalablement mouillé

pour faciliter le démoulage. À la fin, niveler la surface avec une truelle. Les

briques présentent un retrait assez important et leur qualité doit être soignée.

5. Laisser bien sécher durant 5 à 10 jours.

6. Renverser les moules sur la terre pour libérer les briques. Taper sur le dos

des moules si nécessaire.

Figure (I. 6) : Fabrication de la brique terre crue

Démoulage Nivellement Moulage Mélange


16

I-3-6-4-Caractéristiques des brique de terre crue (adobe, pisé, brique de terre comprimée)

Les caractéristiques des briques de terre crue sont représentées dans le tableau

suivant

Tableau (I-6) : Caractéristiques des briques terres crues (adobe, pisé

et brique de terre comprimée [2]

Caractéristiques Types de briques terre crue

Adobe Pisé BTC

Masse volumique (kg/m3) 1200 –

1700 1700 – 2200 1700 – 2200

Résistance à la

compression MPa

2 x 10-3 - 5

x 10-3 < 2,4 < 2,4

Conductivité thermique λ

(W/m.°C) 0,46 – 0,81 0,81 – 0,93 0,81 – 1,04

Absorption d’eau (%) 5 10 – 20 10 – 20

Isolation acoustique (dB) - 50 dB pour40cm

40 dB pour20cm

50 dB pour 40cm

40 dB pour 20cm

Retrait au séchage

(mm/m) 1 1 – 2 0,2 - 1


17

II-Ciment

II-1-Définition du ciment

Le ciment, matériau à la fois ancien et très largement utilisé, à l'image d'un

produit banal et simple. Pourtant, derrière cette apparente banalité, se trouve un

matériau très complexe, imparfaitement connu aussi bien du point de vue des

réactions physico-chimiques hautes températures qui se produisent lors de la

fusion des matières premières au niveau du four, que lors des réactions

d'hydratation pendant la prise ou plus tard lorsque le matériau acquiert des

propriétés de résistances mécaniques énormes (de 30 à 50 Mpa 28 jours après

l'hydratation). [18]

II-2-Fabrication du ciment

La fabrication du ciment Portland se fait à partir de la pierre calcaire et de

l'argile ou du schiste. Ces matériaux sont extraits des carrières, concassés et

stockés, puis l'analyse chimique est faite pour déterminer le dosage des

matières premières. Après avoir été dosées, les matières premières sont broyées

et mélangées. La poudre ainsi obtenue est introduite dans l'extrémité supérieure

d'un four rotatif légèrement incliné.

Un brûleur est placé à l'extrémité inférieure du four pour que la température

soit comprise entre 1450 et 1650 °C. Une telle température provoque la fusion

partielle des matériaux et transforme chimiquement les matières premières en

clinker de ciment.

Le clinker se retrouve sous forme de billes ayant un diamètre de 3 à 25 mm.

Par la suite, le clinker est refroidi et broyé, puis on ajoute une faible quantité de

gypse (environ 3 % de la masse de ciment) pour contrôler la prise du ciment.

Le produit ainsi obtenu constitue le ciment Portland. [18] [19]


18

Figure (I- 7) : Fabrication de ciment

II-3-Composition chimique du ciment portland

Les principaux oxydes qu'on trouve dans le ciment Portland sont :

� Chaux (CaO)

� Silice (SiO2)

� Alumine (AL2O3)

� Oxyde de fer(Fe2O3)

On trouve aussi les autres oxydes en plus faible quantité sont:

� Oxyde de sodium (Na2O)

� Oxydé de potassium(K2O)

� Oxyde de soufre(SO3)

� La magnésie(MgO)

Ces quatre principaux oxydes sont combinés pour former quatre phases

minérales qui représentent (90 %) de masse du ciment Portland, il s’agit des

phases données dans le tableau à présenter ci-dessous :


19

Tableau (I.7) : Quantité de composent de ciment

Elément

Quantité

CaO 58-67

SiO2 16-26

AL2O3 4 – 8

Fe2O3 2 – 5

Na2O 0-1

K2O 0-1

SO3 0,1-0,5

MgO 1-5

Chaux (CaO) → basique

Silice (SiO2) → acide

Alumine (Al2O3) → acide

Oxyde de fer (Fe2O3) → acide

Magnésie (MgO) → basique

II-4-Classification des ciments industriels

Les ciments sont classés en fonction de leur composition, en cinq types

principaux selon les normes NF P 15-301 et ENV 197-1

· CPA-CEM I : ciment Portland artificiel (CPA dans la notation

française);

· CPJ-CEM II : ciment Portland composé

· CHF-CEM III : ciment de haut fourneau

· CPZ-CEM VI : ciment pouzzolanique

· CLC-CEM V : ciment au laitier et aux cendres.


20

En plus des ciments courants cités précédemment, il existe des ciments

courants à caractéristiques complémentaires comme le cas des ciments résistant

aux sulfates (CRS), ciments pour travaux à la mer, ciments pour travaux au

contact d’eaux très pures….. .

III-La Chaux

III-1-Définition de la chaux La chaux est une matière généralement poudreuse et de couleur blanche,

obtenue par décomposition thermique (pyrolyse) du calcaire. Elle est utilisée

depuis l'Antiquité, notamment dans la construction. Chimiquement, c'est un oxyde de calcium avec plus ou moins d'oxyde de

magnésium mais la désignation usuelle de chaux peut englober différents états

chimiques de ce produit. [19]

III-2-Fabrication de la chaux

III-2-1-Préparation du calcaire Avant d'être cuit, le calcaire doit être préparé. La première opération consiste à

forer des trous à intervalles réguliers. Ces trous sont ensuite remplis d’explosif,

puis on procède au tir de mine Une fois le tir effectué, il subsiste au pied du front

de taille des pierres d'une grosseur allant de quelque centimètre à un mètre cube. Le calcaire est déposé dans des bennes par des pelles mécaniques ou des

chargeuses puis transporté vers un concasseur qui réduit sa granulométrie. Il est

ensuite criblé.

Il en résulte alors trois produits de granulométries différentes. � Les 0 à 30 mm pouvant être commercialisés en l'état ou réduit en poudre

pour des applications spécifiques. Ils sont destinés à être cuits dans des fours

rotatifs.

� Les 30 à 60 mm pour un traitement similaire ou pour leur cuisson en

four vertical.

� Les 60 à 200 mm également pour cuisson en four vertical.

III-2-2-Cuisson

� Combustibles


21

Il est nécessaire de porter le calcaire à une température suffisamment élevée

pour le transformer en chaux vive. Pour ce faire, tout type de combustible peut

être utilisé.

• Le gaz naturel (méthane), c'est le plus commode et le plus utilisé.

• Le plus ancien, le bois. Il est employé en buches mélangées à la pierre, ou

réduit en sciure, dans les fours modernes.

• Le fuel lourd et ses résidus plus épais, également pour les fours modernes. Le

charbon, qui a pleinement participé à la révolution industrielle, est mélangé au

calcaire ou injecté sous forme pulvérulente.

� Les fours : il y a plusieurs type des fours, en détermine deux type :

1- Four à cycles alternés

Ce type de four est constitué de deux cuves métalliques reliées à leurs bases par

un tunnel. Le combustible est injecté au sommet d'une cuve, les gaz issus de la

combustion descendent à travers la masse de calcaire, traversent le tunnel puis

viennent chauffer la masse de l'autre cuve. A intervalles réguliers, le cycle

s'inverse. Combustion dans la deuxième cuve et réchauffage de la première

Pendant l'inversion, une nouvelle charge de calcaire est introduite dans une

cuve, l'équivalent en chaux en est retiré à la base.

Ces fours, de conception récente, ont des capacités de production variant de

100 à 300 tonnes par jour, voire 500 tonnes. Ils acceptent indifféremment des

combustibles liquides, solides ou gazeux.

2- Four rotatif

Le four rotatif est assez peu employé du fait de sa forte consommation

énergétique, cependant il reste indispensable pour la cuisson des petites

granulométries.

Il est constitué d'un tube présentant une légère pente et tournant lentement sur

son axe. Le calcaire est introduit par l'orifice le plus élevé. Dans le même

temps, un bruleur injecte le combustible à l'autre extrémité. La chaux est

évacuée en continu par ce même côté. Ces fours acceptent également tout type

de combustible et sont très souples en débit.


22

III-3-Cycle de la chaux

Reprendre leur forme originale. Le cycle de la chaux consiste à cuire le calcaire

pour former la chaux vive (CaO). La chaux éteinte (Ca(OH) 2) peut alors être

produite en ajoutant de l’eau à la chaux vive. Dans le diagramme ci-dessous, on

peut remarquer que le dioxyde de carbone contenu dans Les produits dérivés du

calcaire (CaCO3) possèdent la capacité unique d’être transformés et de

l’atmosphère peut alors réagir avec la chaux éteinte pour la reconvertir en

calcaire. Cette réaction représente la première réaction de durcissement des

mortiers historiques. Ce cycle de continuité s’appelle le cycle de la chaux :

Figure (I-8) : Cycle de la chaux

III-4-Type de chaux

Selon la nature du calcaire utilisé, la cuisson permet la fabrication de plusieurs

types de chaux.


23

III-4-1-Chaux aériennes

La chaux aérienne, que l’on trouve sous l’appellation standard CAEB

(chaux aérienne éteinte pour le bâtiment) est déterminée par la norme NFP

15510.elle correspond à la chaux aérienne, très pure

III-4-1-1-Chaux vive

CaCO3 ---- CaO + CO2 (chaux vive).

CaO + H2O ---- Ca(OH)2+ Q (chaux hydratée-ou Éteinte).

III-4-2-Chaux magnésiennes

On distingue 3 types de chaux aériennes selon le % de calcaire ou d'oxyde de

Magnésium

� Chaux calcique (CL) : MgO< 5% Chaux fabriquée à partir d'un

calcaire Ca CO3 pur ou contenant moins de 5% d'oxyde de magnésium MgO.

définie par Vicat .alors de chaux calcique. CL (calcique lime).

� Chaux magnésienne : 5 % <MgO< 34 %. Chaux fabriquée à partir d'un

calcaire Ca CO3 contenant de 5% à 34% d'oxyde de magnésium.

� Chaux dolomitique (DL) : 34% <MgO< 41.6 % Chaux contenant de

l'oxyde de calcium et de 34% à 41% d'oxyde de magnésium. "DL" (Dolomite

Lime)

Ces chaux contiennent MgO ou Mg(OH)2 après hydratation.

III-4-3-Chaux hydraulique

Provenant d’un calcaire argileux, riche en fer, alumine et surtout en silice

(provenant des marnes ou argiles) environ 15 à 20 %. A température entre 800

et 1500°C, le CaO du calcaire se combine avec ces éléments et forme des

silicates de calcium, des aluminates et des Ferro-aluminates de calcium que

l’on trouve sous l’appellation standard XHN (chaux X Hydraulique Naturelle)

c’est déterminée par la norme NFP15310dans la nouvelle norme on parle de

chaux hydraulique naturelle .NHL ( en anglais Naturel Hydraulique--lime ).


24

Conclusion

Dans cette étude bibliographique, on étudier tous types des briques

existants dans le domaine de construction, et on a choisit l’ajout de

ciment ou la chaux comme une mode de stabilisation pour confectionner

une brique à base de sol gypso-calcaire

Chapitre II : Caractérisation des matériaux utilisés

25

I-Sol gypso calcaire

I-1-Introduction

Tuf : dans le langage ordinaire, le mot désigne toute roche de porosité élevée et de

faible densité, souvent pulvérulente.

Les tufs d’encroûtements font partie des matériaux subnormaux utilisés en

construction routière dans de nombreux pays à climat aride ou subhumide.

Ils sont classés, suivant leur nature chimique, en trois catégories : [10] [12]

a)Tufs essentiellement calcaires : ils se rapprochent, par leurs caractéristiques

d’identification, des graves classiques de zones à climat tempéré avec, néanmoins, un

pourcentage de fines un peu plus élevé.

b) Sables gypseux : pour cette catégorie, le terme tuf est remplacé par le terme sable

car le matériau se débite en sable lors des premières manutentions. Ce sont des

matériaux fins, qui s’éloignent des graves classiques par leur granularité et la

prédominance du gypse, ce dernier est caractérisé par une certaine friabilité qui

confère à ces matériaux des résistances appréciables lorsqu’ils sont compactés et

desséchés.

c) Tufs gypso-calcaires : la granulométrie de ces tufs est aléatoire, avec une tendance

à se classer du côté des matériaux fins.

Les matériaux appartenant à la première catégorie sont les plus prisés pour la

construction routière mais sont peu abondants. Ceux appartenant aux deux autres

catégories font partie des matériaux fins, sans squelette granulaire. Leur utilisation est

admise en Technique Routière Saharienne à condition qu’ils remplissent un certain

nombre de critères.

Les tufs d’encroûtements sont des matériaux dotés de cohésion qu’ils acquièrent après

compactage puis dessiccation prolongée. C’est ce durcissement, appelé aussi auto-

stabilisation, qui a permis leur utilisation en corps de chaussée malgré des

caractéristiques géotechniques qui s’écartent des spécifications usuelles des pays

tempérés. [10] [11] [12]

I-2-Relation Gypse-Calcaire

La plupart des sols gypseux contiennent des carbonates de calcium à différentes


26

teneurs. En effet, les teneurs en carbonates de calcium diminuent quand celle du

gypse augmente. Le gypse lessive, car sa solubilité est importante, il s’accumule en

profondeur et forme des horizons gypseux, le calcaire très peu soluble reste dans la

partie médiane du profil formant des individualisations visuelles.

Dans les zones arides d’Algérie, le gypse est toujours postérieur à la calcite, la

pression de cristallisation du gypse détruit les individualisations calcaires par suite de

l’arrivée continue de solution sulfo-calcique et la précipitation de cette dernière à ce

niveau .

Dans le système gypso –calcaire avec l’ion Ca2+ en commun, la solubilité des deux

minéraux et la composition ionique de la solution en équilibre sont dominés par le

produit de la solubilité simultanée des deux réactions suivantes

CaCO3+2H Ca2+ + H2O+CO2

CaSO4+H2O Ca2+ +H2O + SO42-

L’augmentation du taux de gypse entraine la diminution de la teneur en calcaire.

Lorsque le calcaire est sous forme de sable, de cristaux individualisés ou d’amas, la

relation est moins prononcée.

Quand le gypse et le calcaire se trouvent sous forme de poudre tendre, la relation entre

eux est bonne.

En cas de présence des sels solubles, la teneur en calcaire reste faible et ne présente

pas une bonne relation avec le gypse.

I-3-Essais sur les sols gypso calcaires

I-3-1-La masse volumique

La masse volumique réelle est définie comme le quotient de la masse sèche de

l'échantillon par le volume occupé par la matière solide, compris les vides contenus

dans les grains (volume réel) (ρ=M / V).

La masse volumique d'un granulat est le rapport entre sa masse et son volume. Pour un

granulat donné, ce rapport est une constante qui est propres aux caractéristiques

physiques du granulat. Elle permet alors de caractériser un granulat et d'établir un lien

entre sa masse et son volume.

Le volume des grains est appelé le volume absolu et le volume des grains avec l'air est

appelé le volume apparent. Puisqu’il existe deux volumes pour désigner un granulat.


27

.

I-3-1-1-Matériel utilisé

� une balance mécanique.

� un entonnoir.

� un récipient de : (M=0.191 kg, V=1579 Cm3).

� une règle à araser.

� Un petit bac à sol : est un ensemble de grains de tailles entre (0.008 et 5mm).

I-3-1-2-Mode opératoire

La méthode consiste au remplissage d'un récipient de volume connu (1 litre) et à la

pesée du sol correspondant.

- On pèse la masse du récipient vide, noté M 0.

- A l'aide d'un entonnoir, remplir le récipient de sol sec prépare.

- On arase le sol à ras bord avec la règle à araser.

- On pèse le récipient rempli de sol, noté M t .

- On va répéter cette opération trois fois, et chaque fois on calcule ρ', tel que :

ρ'=M /V , ou : M=M t -M 0 donc: ρ'= (M t -M 0)/ V

Résultats obtenus:

Tableau (II-1) : Masse volumique apparente de chaque essai

M t (g) M0 (g) V (Cm3) M (g) ρ' (g/Cm3)

1° essai 2412.6 198.3 1579 2214.3 1.4

2°essai 2386.4 198.3 1579 2188 .1 1.38

3°essai 2441 .7 198.3 15793 2243.4 1.42

La masse volumique apparente moyenne : ρ'moy= (ρ1+ρ2+ρ3)/3

A.N: ρ'moy = (1.4+1.38+1.42)/3 => ρ'moy = 1.4 g /Cm3


28

I-3-2-Analyse granulométrique

I-3-2-1-But de l’essai

Le but de l’analyse granulométrique est d’étudier la taille de ces particules et de

mesurer l’importance relative de chacune des fractions du sol de dimensions bien

définies : gros éléments, graviers, sable, limon, argile.

Cette essai permet de :

• Représenter la répartition en poids des différents éléments contenus dans le sol

Gypso- calcaire.

• Faire une classification du sol Gypso-calcaire.

I-3-2-2-Principe de l’essai

Il consiste à faire passer un échantillon de sol à travers différent tamis de diamètre

décroissant et de peser le refus de tamisage de chaque tamis pour pouvoir tracer la

courbe granulométrique à fin de classer notre sol.

I-3-2-3-Appareillage spécifique

Une série de tamis de diamètre différent

Figure (II -1) : Série de tamis


29

I-3-2-4-Mode opératoire

1) On pèse 1 Kg d’un échantillon de sol gypso-calcaire sec.

2) On emboîte les tamis les uns sur les autres dans l’ordre croissant.

3) On verse l’échantillon dans le tamis qui se trouve au sommet.

4) On pose la série de tamis sur l’agitateur.

5) On pèse le refus de chaque tamis, les résultats sont donnés par le tableau suivant :

Tableau (II-2) : Résultats d’analyse granulométrique

Poids de l’échantillon (g)

tamis (mm)

poids refus partiels (g)

poids refus cumulés(g)

poids refus cumulés(%)

complément à 100

tamisât (%)

12000

80 0 0 0 100 100

50 775,95 775,95 6,466 93,534 94

31 ,5 1476,22 2252,17 18,768 81,232 81

20 672,56 2924,73 24,372 756,28 76

10 1005,34 3930,07 32,75 67,25 67

1000

5 48,55 45,85 45,85 64,16 64

2 85,65 131,5 13,15 58,40 58

1 51,67 183,17 18,317 54,93 55

0,4 85,43 268,6 26,86 49,18 49

0,2 161,48 430,08 43,008 38,32 38

0,1 204,98 635,06 63,506 24,54 24

0 ,08 33,33 668,39 66,839 22,30 22


30

Figure (II-2) : Courbe granulométrique d’un sol gypso-calcaire

I-3-3-Essai Proctor


Il existe une teneur en eau particulière w optimum notée Wopm pour l’essai Proctor

normal et Wopm pour l’essai Proctor modifié pour laquelle le compactage conduit à

une masse volumique sèche ρd (ou un poids volumique) maximum.

La masse volumique maximale correspond donc à un état de compacité maximum et à

une capacité de résistance maximum.

L’essai Proctor permet de déterminer ces conditions particulières.


31

I-3-3-2-Définition

L’essai Proctor Normal est réalisé avec la dame normale (petite dame), quelque soit le

moule.

L’essai Proctor Modifié est réalisé avec la dame modifiée (grande dame), quel que soit

le moule.

I-3-3–3-Principe de l’essai

Le principe de l’essai consiste à humidifier un sol à plusieurs teneurs en eau et à le

compacter selon un procédé et une énergie conventionnelle. Pour chacune des valeurs

de teneur en eau considérée, on détermine la masse volumique sèche du sol et on

établit la courbe des variations de cette masse volumique en fonction de la teneur en

eau.

D’une manière générale, cette courbe appelée courbe Proctor présente une valeur

maximale de la masse volumique sèche, elle est obtenue pour une valeur particulière

de la teneur en eau. Ce sont ces 2 valeurs qui sont appelées caractéristiques de

compactage Proctor Normal ou Proctor Modifié suivant l’essai réalisé.

Dans cet essai on utilise Proctor Modifié

I-3-3-4- Matériel nécessaire

� Moule Proctor avec embase et hausse Ou moule CBR avec embase et hausse

Dame

� dame Proctor modifié

� Règle à araser

� Balance de portée supérieure à 6 kg.

� Sol gypso calcaire 16,5Kg.

Dans chaque échantillon on utilise 5500g de sol gypso calcaire


32

Figure (II .3) : matériel nécessaire pour essai de Proctor

Tableau (II-3) : Teneur en eau de sol gypso-calcaire

Ech1 Ech2 Ech3

440 550 660

Poids total humide

(g) 8220 8340 8390

Poids du moule (g) 3670 3670 3670

Poids du sol humide

(g) 4550 4670 4720

Poids du sol sec (g) 4212,96 4245,45 4214,28

Volume du moule (g) 2275 2275 2275

Densité séché % 1,851 1,866 1,852

Teneur en eau (t/m3) 8% 10% 12%

I-3-3-5-Construction de la courbe

Représentative de la variation de la densité en fonction de la teneur en eau. On figure

les points représentatifs des essais effectués sur un papier millimétré

En abscisse : la teneur en eau

En ordonnées : densité sèche

La teneur en eau optimum et la densité sèche maximum sont respectivement l’abscisse

et l’ordonnée du point à tangente horizontale.

Figure (II-3) : Matériel nécessaire pour essai de Proctor


33

8 9 10 11 12

1,850

1,855

1,860

1,865

1,870

dens

ité s

èche

(t/m

3)

teneur en eau W(%)

B

Figure (II- 4) : Courbe d’essai de Proctor

On fait varier la teneur en eau de l’échantillon et on le représente graphiquement la

variation de γd en fonction de ω, on obtient ainsi une courbe en cloche qui présente un

point haut que l’on a appelé optimum Proctor.

De cette courbe on conclue par projection que la teneur en eau optimal est :

Wopt = 10.1 %

Et que la densité sèche maximale est :

γd max = 1.87 t/m3


34

I-3-4-Analyses chimiques


� Identifier les éléments constitutifs de tuf (chlorures, carbonates, sulfates).

� Déterminer le pourcentage des éléments.

I-3-4-2-Principe de détermination de la teneur en sulfates

Prendre 200 g de

l’échantillon

Etuver à T0

=800C

en cas nécessaire

105-1100

C

Après 48H placer

dans un dessiccateur Quartage

Mettre dans un

élan à 250ml Peser 1g (P0) Tamiser à 0.200 mm Pulvériser dans un

mortier

Ajouter 100ml HCL

à 10%

Bouillir doucement 4à 5

minutes

Refroidissement

15 minutes

Filtration dans

un papier filtre

N0541

Prendre le filtrat

et ajuster jusqu’à

250ml avec l’eau

distillée

Agitation de

filtrat

Prendre 100ml de

filtrat dans un élan

Ajouter 10ml

de BaCl2 à 5%

Bouillir

doucement

4à5 minutes

Refroidissement

15minutes

Filtration de la

solution papier filtre

N0541

Peser un

creuset vide

P1

Mettre le papier filtre

dans le creuset

Calcination des creusets

+le papier filtre à 9000 C0

pendant 15 minutes

Peser le creuset vide

P1


35

Echantillon D≤20mm

quartage

1 kg Etuvage 1050C≤110

0C

Ecraser

Tamiser 600µm Quartage M>100g

Dessiccateur Peser 100g Etuvage m cts

1050C≤110

0C

+200cc H2O 24H agitation Laisser reposer et

filtrer

Prendre 25cc du

filtrat +2goutes

cl2k2cro4 (10%)

Titrer PH neutre

avec AgNO3

Faire un blanc

V

Les formules des calculs : SO3-2= 34 .3 × (P2- P1) /P0

CaSO4=184.23 × (P2-P1) /P0

I-3-4-3- Principe de détermination dosage des chlorures

Apparition de signes de couleur rouge des dépôts de sel NACL

Si : V=25cc

AgNO3 : 0, 02 T Ag NO3 /Cl = 7, 09 .10-4

Cr%=56,72 .10-4 NaCl %= 1,64 .Cl-


36

Tableau (II-4) : Détermination dosage de retour des carbonates

� Calcule des pourcentages des éléments

P2=30,7684

=> Ins = (P2×P1)/P0 X 100% =39.20

P1 = 30,2864

=>CaSO4 = (P’2×P’1)/P0 X 184 .23%= 33.83

SO3== (P’2×P’1)/P0 X 34 .3%=7.94

CaCO3==. =10.5 /VNaOH =8.95

Cl-=v.56, 72.10-4 =0.045 /VAgNO3=8

NaCl=cl- . 1,64= 0.073

I-3-5-ESSAI CBR


L’essai CBR est un essai de portance (aptitude des matériaux à supporter les charges).

Il s’agit de déterminer expérimentalement des indices portants (IPI, CBR) qui

permettent d’établir une classification de sol.

Echantillon 1

Prise d’essai :m0 0 ,5

Volume HCL : V1 (cm3) 10

Chute de NaOH : V2 (cm3) 8,95

Volume d’acide réagissant

V = V1- V2 (cm3)

1,05

Teneur en CaCO3 (5 .X)/m0 10,5


37

I-3-5-2-Principe de l’essai

Au cours de cet essai le matériau est poinçonné par un piston de 19,3 cm2 de section,

enfoncé à la vitesse constante de 1,27 mm/min.

Les valeurs particulières des deux forces ayant provoqué l’enfoncement de 2,5 et 5 mm

sont alors rapportés aux valeurs 13,35 et 20 KN, qui sont les forces observées dans les

conditions sur un matériau de référence.

Figure (II. 5) : ESSAI CBR


38

1) CBR IMBIBE : avant l’immersion dans l’eau

Tableau (II-5) : Résultats de CBR IMBIBE avant l’immersion dans l’eau

Temps Enfoncement (mm) Force totale (kgf) Pression

(kgf/cm2) Lecteur Valeur

0,30" 0,625 12 41,64 2,121

1,00" 1,25 36 124,92 6,365

1,40" 2 103 357,41 18,211

2,00" 2,5 149 517,41 26,345

4,00" 5 470 1630,9 83,103

6,00" 7,5 720 2498,4 127,3

8,00" 10 940 3261,8 166,206

10,00" 12,5 1155 4007,85 204,221

Calcule de l’indice portant : V=19.625 et K=3.75

À 2,5mm : =37,635

À 5mm : =79.145


39

-Etat initial de l’échantillon : γd max =1.87(t/m3) wopt =10.1%

Tableau (II-6) : Densité sèche γd à l’état initial

P. totale humide (g) 8510

P. du moule (g) 3670

P. du sol humide (g) 4840

Teneur en eau W0% 10.1

P. du sol sec (g) 4396

Volume du moule (cm3) 2275

Densité sèche γd (t/m3) : 1 ,932

Etat final de l’échantillon après l’imbibition :

Tableau (II-7) : Résultats de CBR IMBIBE après l’imbibition

Temps Enfoncement

(mm)

Force totale (kgf) Pression

(kgf/cm2) Lecteur Valeur

0,30" 0,625 11 38,17 1,944

1,00" 1,25 26 90,22 4,5975

1,40" 2 55 190,85 9,724

2,00" 2,5 75 260,25 13,519

4,00" 5 224 777,28 39,606

6,00" 7,5 407 1412,29 71,963

8,00" 10 576 1989,72 101,387

10,00" 12,5 715 2481,05 126,422


40

À 2,5mm : (P(2.5))/0.70 = 19,31

À 5mm :(P(5))/1.05 = 37,72

Tableau (II-8) : Résultat finale de l’essai CBR

Teneur en eau après immersion

Wf %

Poids approximatif du sol imbibé(g)

N0 de la tare 1 P. total après

imbibition

8540

P. total humide

(g)

594,06 P. total avant

imbibition

8510

P. total sec 539,69 P. de l’eau

absorbée

30

P. de l’eau

54,37 Différence de

teneur en eau

0,03

P. du sol sec

(g)

539,69 P. du sol

imbibé

4870

Teneur en eau

WWF%

10,07

wopt- WWF (%) 0,03

Gonflement

Temps Heure 9H15 10H15 11H15 12H15 13H15

Lect.Comp.1/100mm 00 2 6 12 17 Valeur du gonflement 00 0,02 0,06 0,12 0,17


41

I-3-6-Essai de compression simple


Le but est déterminé la résistance à la compression du tuf.

L’essai se fait sur une éprouvette cylindrique de dimensions normalisées et

d’élancement de 2. (H= 2 Ø)

H=10cm

Ø=5cm

V=196,25 cm3

Figure (II -6) : Essai de compression

Tableau (II-9) : Résultat de l’essai de compression simple de sol gypso-calcaire

n

poids réel

(g)

poids réel

d’écrasement

(g)

teneur en

eau

(%)

Densité

Sèche

t/m3

Compacité

(%)

Force

de

rupture

Rc

(N/mm2)

Rcmoy

(N/mm2)

1 403,69 342,96 17,7 1,74 93 1,7 8,83 9,09

2 403,69 340,15 18,67 1,73 92 1,8 9,35

3 395,62 332,97 18,8 1,69 90 1,6 8,31 6,75

4 395,62 330,74 19,61 1,68 89 1 5,19

5 383,51 322,19 19,03 1,64 87 0,6 3,11 2,85

6 383,51 322,44 18,93 1,64 87 0,5 2,59

Le résultat après 4 jour.


42

Tableau (II-10) : Résultats des essais effectués sur le sol gypso-calcaire

Essais Résultats

ANALYSE

GRANULOMETRIQUE

Tamis à 80 mm 100

Tamis à 50 mm 93

Tamis à 31,5 mm 81

Tamis à 20 mm 76

Tamis à 10 mm 67

Tamis à 5 mm 64

Tamis à 2 mm 58

Tamis à 1 mm 55

Tamis à 0,4 mm 49

Tamis à 0,2 mm 38

Tamis à 0,1 mm 24

Tamis à 0,08 mm 22

ANALYSE

CHIMIQUE

insolubles% 39 ,20

gypse% 33,83

calcaire% 10,5

Chlorures% 0 ,073

Sulfate% 7,94

ESSAI PROCTOR Teneur en eau w (%) 10,01

Densité sèche (g /cm3) yd 1,87

Essai CBR immédiat Indice portant 37,63

Essai CBR imbibe 37,72

COMPRESSION

SIMPLE

RC en bars à 100 % 9,09

RC en bars à 98 % 6,75

RC en bars à 95 % 2,85


43

II-1-Essai sur ciment

II-1-1-Ciment utilisé

Le ciment utilise est un ciment CPJ-CEMII/A 42,5 disponible sur le marché, fabrique

par la cimenterie de Ain Touta (Batna)

II-1-2-Caractéristique de ciment

II-1-2-1-Masse volumique absolue

a)Objectif de l’essai

Il s’agit de mesurer la masse volumique absolue du ciment anhydre.

b) Principe de la mesure

(Avec le Chatelier -Voluménomètre)

Il consiste à mesurer le déplacement du niveau de liquide contenu dans un récipient à

col étroit lorsqu’on y introduit la poudre dont on cherche la masse volumique absolue.

La méthode nécessite également une balance au décigramme, voluménomètre et un

liquide inerte vis-à-vis de la poudre:

Ce sera par exemple du tétrachlorure de carbone, si la poudre est du ciment.

Photo.1 Densimètre Le Chatelier


44

c) Équipement nécessaire

• Un voluménomètre d’une contenance minimale de 50 cm3.

• Un liquide qui ne doit pas être réactif avec le ciment du toluène.

• Une balance. La précision de la balance devra être adaptée à la masse de

l'échantillon.

• Un thermomètre, précis à 0,1°C, permettant de connaître la température

ambiante.

d) Conduite de l’essai: (Mode opératoire).

Remplir l’appareil de tétrachlorure de carbone jusqu’à ce que le niveau parvienne entre

les divisions zéro et 1. Éviter de mouiller les parois lors du remplissage. Immerger le

voluménomètre dans un récipient contenant de l’eau à 20±1 °C. Pendant l’équilibrage

de température, peser une masse de ciment de 64 g ± (0% ,2%,4%,6%,08%,10%) g de

chaux à 0,1 g près.

Repérer exactement le niveau atteint N0.Verser le ciment très lentement (en ¼ d’heure

environ) dans l’appareil en prenant garde à ne pas Déplacer le voluménomètre

contenant le ciment, de récipient et le poser sur la table.

Boucher le voluménomètre, l’incliner à 45° par rapport à la table et le faire rouler avec

un mouvement de va-et-vient de manière à faciliter de départ de l’air. Replacer

l’appareil dans le bain et lire le niveau N1 du liquide après équilibrage de température.

La masse volumique absolue est donnée par le rapport:

� La masse volumique apparent : pa = 2120 Kg /m3

� La masse volumique absolue : pc = 3034 Kg /m3

II-1-2-2-Mesure de la finesse

a) Objectif de l’essai

Les ciments se présentent sous forme de poudre finement divisée. Cette finesse est une

caractéristique importante: lors du gâchage, plus la surface de ciment en contact avec

l’eau est grande et plus l’hydratation est rapide et complète.

0

3

1

64 g/cmcp

N N=

−


45

La finesse d’un ciment est généralement exprimée par sa surface massique: c’est la

surface totale des grains contenus dans une masse unité de poudre.

La surface massique est généralement exprimée en cm2 de surface des grains de

ciment par gramme de poudre. L’objectif de l’essai est d’apprécier cette surface.

b) Principe de l’essai

L’essai a pour but de calculer le débit d’air susceptible de passer à travers la poudre.

La surface massique du ciment étudié n’est pas mesurée directement, mais par

comparaison avec un ciment référence dont la surface massique est connue. Il s’agit de

faire passer un volume d’air connu au travers d’une poudre de ciment. Toutes choses

étant égales par ailleurs, plus la surface massique de cette poudre est importante et plus

le temps t mis par l’air pour traverser la poudre est long. Dans les conditions

normalisées décrites, la surface est proportionnelle t

c)Équipement nécessaire

• Un appareil appelé «Perméabilimètre de Blaine».

• Une cellule dans laquelle est placé le ciment à tester

• Un manomètre constitué d’un tube en verre en Forme de U rempli, jusqu’à son

repère inférieur d’une huile légère.

• La cellule est équipée d’une grille en sa partie inférieure.

• Un piston sert à tasser le ciment dans la

• cellule sous un volume V défini

• Une balance précise à 0,001 g.

• Un chronomètre précis à 0,2 s près.

• Des rondelles de papier filtrent adaptées au diamètre de la cellule.

• Du mercure pour mesurer le volume V de la couche tassée.

• Un thermomètre précis à 0,1 °C près pour mesurer température de l’air


46

Photo.2 : Perméabilimètre de Blaine

d) Conduite de l’essai (Mode opératoire)

Le liant hydraulique dont on désire mesurer la surface spécifique doit être à porosité

constante (égale à 0,500).

- Méthode : peser à 0,01 g près, une masse m de liant telle que, compte tenu de son

volume V après tassement dans la cellule, sa porosité soit égale à 0,500.

- La masse de matière à prendre s’écrit: m = (1 - e) Ρv.

ρ - masse volumique

V – volume utile de la cellule

Placer la grille au fond de la cellule. Appliquer sur cette grille, au moyen d’une tige à

face inférieure plane et d’une équerre, un disque neuf de papier filtre.

Verser le liant dans la cellule en utilisant un entonnoir.

Donner quelques légères secousses à la cellule pour niveler la couche supérieure du

liant, puis placer sur celui-ci un autre disque neuf de papier filtre.

Tasser avec précaution au moyen du piston en évitant la remontée de la poudre au-

dessus du papier filtre jusqu’à ce que le collier vienne buter contre le haut de la cellule.

Retirer le piston lentement (Il est commode de pratiquer une légère rotation

alternative).

Vérifier le niveau du liquide du manomètre qui doit affleurer au trait inférieur. Enduire

de vaseline la partie ronde de la cellule et la placer sur son ajutage en lui imprimant un

léger mouvement de rotation pour répartir la vaseline; veiller au cours de cette

opération à ne pas altérer le tassement de la couche.


47

Aspirer lentement au moyen de la poire l’air du tube jusqu’à ce que le niveau du

liquide atteigne le trait supérieur. Fermer le robinet. Mettre en marche un chronomètre

sensible au cinquième de seconde quand le niveau de liquide atteint le deuxième trait.

L’arrêter quand le niveau de liquide atteint le troisième trait.

Noter le temps écoulé t ainsi que la température de la pièce.

Faire trois mesures et prendre la moyenne arithmétique des trois temps.

La surface spécifique est calculée par la formule:

S – Surface spécifique (cm2/g).

k – Constante de l’appareil.

e – Porosité de la couche tassée.

t – Temps mesuré en secondes.

ρ - Masse volumique (g/cm3).

η - Viscosité de l’air à la température d’essai (en poises).

La surface spécifique du ciment utilisé suivant les essais réalisés au laboratoire de la

cimenterie de Ain Touta est de 3859 cm2/ g

II-1-2-3- Essais de consistance

A-Objectif de l’essai

La consistance de la pâte caractérise sa plus ou moins grande fluidité. Il y a deux types

d’essai, qui permettent d’apprécier cette consistance.

1. L’essai de consistance effectué avec l’appareil de Vicat conformément à la norme

196-3.2. L’essai d’écoulement au cône, conformément à la norme NF P-18-358.

2. La consistance de la pâte de ciment est une caractéristique, qui évolue au cours de

temps. Pour pouvoir étudier l’évolution de la consistance en fonction des différents

paramètres, il faut pouvoir partir d’une consistance qui soit la même pour toutes les

pâtes étudiées. L’objectif de cet essai est de définir une telle consistance dite

«consistance normalisée ».


48

B-Principe de l’essai

La consistance est évaluée ici en mesurant l’enfoncement dans la pâte, d’une tige

cylindrique sous l’effet d’une charge constante. L’enfoncement est d’autant plus

important que la consistance est plus fluide. La consistance évaluée de cette manière

sera appelée « CONSISTANCE VICAT».

C-Equipement nécessaire

Un malaxeur avec une cuve de 5 litres de contenance et d’une pale de malaxage

pouvant tourner à 2 vitesses (lente 140 tr/mn et rapide 285 tr/mn) - Un appareil de

VICAT. L’appareil est composé d’un moule tronconique de 40 mm de hauteur et

d’une tige coulissante équipée à son extrémité d’une sonde 10 mm de diamètre. La

partie coulissante a une masse totale de 700 g (y compris la sonde amovible).

Une balance permettant de peser à 1 g près.

Une Chronomètre précis à 1 s près.

D-Conduite de l'essai

500 g de ciment ± (0%,2%,4%,6%,8%,10%) g de chaux sont pesés et introduits dans

la cuve du malaxeur. La quantité d’eau choisie est ajoutée au ciment en un temps

compris entre 5 et10 secondes.

Mettre immédiatement le malaxeur en route à la vitesse lente pendant 90 s.

Arrêter la machine pendant 15 s et ramener, dans la gâchée avec une petite truelle, la

pâte adhérant à la cuve et se trouvant au-delà de la zone de malaxage. Remettre la

machine en route pour une durée de 90s à vitesse lente.

La pâte est alors rapidement introduite dans le moule tronconique posé sur une plaque

de verre, sans tassement ni vibration excessifs; Il faut enlever l’excès de pâte par un

mouvement de va-et-vient effectué avec une truelle maintenue perpendiculairement à

la surface supérieure du moule. Puis l’ensemble est placé sur la platine de l’appareil de

Vicat. Quatre minutes après le début du malaxage, la sonde est amenée à la surface

supérieure de l’échantillon (moule tronconique) et relâchée sans élan. La sonde alors

s’enfonce dans la pâte. Lorsqu’elle est immobilisée (ou après 30 s d’attente), on

mesure la distance d séparant l’extrémité de la sonde et de la plaque de base.

Cette distance (d) caractérise la consistance de la pâte étudiée.

• Si (d) = 6mm ± 1mm, on dit que la consistance de la pâte étudiée est normalisée.


49

(Consistance normalisée).

• Si (d) n’atteint pas cette valeur (c.à.d. d >7 mm ou d < 5mm), il convient de refaire

l’essai avec une valeur différente du rapport E/C jusqu’à atteindre la valeur recherchée

de la consistance.

Figure(II.7) : Appareil de Vicat muni de la sonde de consistance

II-1-2-4-Mesure des temps de début et fin de prise

a)Objectif de l’essai

Il est nécessaire de connaître les début et fin de prise des pâtes de ciment (des liants

hydrauliques ) afin de pouvoir évaluer le temps disponible pour la mise en place

correcte des mortiers et des bétons qui seront ensuite confectionnés.

Les essais se font à l’aide de l’aiguille de Vicat qui donne deux repères pratiques: Le

début de prise et la fin de prise.

b) Principe de l’essai :

L’essai consiste à suivre l’évolution de la consistance d’une pâte de consistance

normalisée; l’appareil utilisé est appareil de VICAT équipé d’une aiguille de 1,13 mm

de diamètre. Quand sous l’effet d’une charge de 300 g l’aiguille s’arrête à une distance

d du fond du moule telle que d= 4mm ± 1 mm on dit que le début de prise est atteint.


50

Ce moment, mesuré à partir du début du malaxage, est appelé « TEMPS DE DEBUT

DE PRISE ». Le « TEMPS DE FIN DE PRISE» est celui au bout duquel l’aiguille ne

s’enfonce plus que de 0,5 mm.

c)Equipement nécessaire

Salle climatisée: L’essai doit se déroule dans Une salle, dont la température est de 20°

C± 1° C et dont l’humidité relative est supérieure à 90%.

A défaut d’une telle humidité relative, l’échantillon testé pourra, entre deux mesures,

être entreposé dans de l’eau maintenue à 20° C± 1° C.

• Malaxeur normalisé: Avec une cuve de 5 litres de contenance et d’une pale de

malaxage pouvant tourner à 2 vitesses (dites lente 140tr/mn et rapide 285 tr/mn)

• Appareil de VICAT (du nom de l’ingénieur français).

L’appareil est composé d’un moule tronconique de 40 mm de hauteur et d’une

tige coulissante équipée à son extrémité d’une aiguille de 1,13 mm de diamètre.

• Balance précise à 0,1 g près.

• Chronomètre précise à 0,1 s près.

Photo .3 : Appareil de VICAT

d) Conduite de l’essai

Le mode opératoire de l’essai est fixé par la norme EN 196-3. Il s’agit de

confectionner une pâte de consistance normalisée:

On préparera 500g de ciment ± (0%,2%,4%,6%,8%,10%) g de chaux, une pâte pure de

rapport E/C=0,26. Ceci permettra de préparer les moules. Pour accélérer les

phénomènes, on remarque dans l’eau de gâchée du chlorure de calcium (CaCl2) en

prenant comme poids de CaCl2, 2% du poids d’eau calculé pour la gâchée. On versera


51

l’eau avec l’accélérateur de prise dissous dans la cuve du malaxeur, contenant le

ciment, on déclenchera les deux chronomètres, (un pour la gâchée, un autre pour base

du temps, pour la manipulation).La pâte est alors rapidement introduite dans le moule

tronconique posé sur une plaque de verre, sans tassement ni vibration excessifs. Il faut

enlever l’excès de pâte par un mouvement de va-et-vient effectué avec une truelle

maintenue perpendiculairement à la surface Supérieure du moule. Puis l’ensemble est

placé sur la platine de l’appareil de Vicat. Quatre minutes après le début du malaxage,

l’aiguille est amenée à la surface de l’échantillon et relâchée sans élan (sans vitesse).

L’aiguille alors s’enfonce dans la pâte. Lorsqu’elle est immobilisée (ou après 30s

d’attente), relever la distance d séparant l’extrémité de l’aiguille de la plaque de base.

Recommencer l’opération à des intervalles de temps convenablement espacés (~ 10-15

mn) jusqu’à ce que

d= 4mm ± 1mm.Cet instant mesuré à 5 mn près est le temps de début prise pour le

ciment concerné.

� Début de prise : 3h

� Fin de prise : 7h


52

III-1-Propriété de la chaux

*Les caractéristiques physiques

Le mortier de chaux naturelle pure NHL 5 obtient ses résistances en 2 temps :

- une prise initiale de type hydraulique (avec l’eau), grâceà la présence de silice qui

permet de bonnes résistancesmécaniques à court terme.

- une prise secondaire, dite aérienne(avec l’air), grâce à la présence de calcaire pur qui

limite le retrait et développe les résistances mécaniques à long terme. Le taux de chaux

aérienne hydratée présentest de l’ordre de 30 %, très supérieur aux exigences de la

norme (9%).

-la masse volumique est 1,3g/cm3 .

-surface spécifique de Blaine 8000/cm2

-le début de prise 2à 3 munit

3) Résistance

Ces liant ne sont jamais employés purs mais sous forme de mortier, à titre de

comparaison, on utilise des mortiers normalisés dont on calcule la résistance à la

compression à une certaine échéance.

4) Indice d’hydraulicité

L’indice d’hydraulicité est obtenu par le rapport entre les aluminates / silicates et la

teneur en carbonate de calcium du calcaire utilisé lors de fabrication de la chaux. Plus

cette valeur est élevée, plus la prise hydraulique est importante

5) Indice de clarté

Il précise une valeur comprise entre 0 et 100. Les chaux très blanches ont un indice

proche de 100 c’est le cas des chaux aérienne ; les chaux hydrauliques naturelles sont

légèrement colorées ; cette coloration provient des oxydes contenus dans le calcaire

employé.

6) Résistance au feu

Un corps résiste au feu tant que la chaleur ne vient pas briser la molécule qui le

constitue ou modifier sa structure , s’il n’est pas soumis à de tels processus il résistera

au feu jusqu’à atteindre sa température de fusion ainsi .la silice , et les corps ou

mélanges qui en contiennent, subit une transformation de structure vers 560° , à cette

température elle n’est pas réfractaire les produits réfractaires ne peuvent contenir de


53

silice ;le calcaire se décompose entre 600 et 800°C ; il perd certaines de ses qualités ;

la chaux vive est réfractaire mais la chaux hydratée perd son eau les liants réfractaires

sont issus de la chimie de l’alumine et de sa combinaison avec le calcium ce sont les

ciments réfractaires (fondus ou frittés ) .

7) Retrait

Il est défini par la norme NPF15 433 il ne possède pas d’unité intrinsèque de mesure.

Le retrait est la diminution dimensionnelle que subit le liant durant la prise.

L’utilisation de chaux aérienne ou hydraulique naturelle, de ciment pour la fabrication

et la mise en œuvre du mortier entraîne des phénomènes de retrait. Selon la résistance

mécanique des liants utilisés, la fissuration engendrée peut avoir des effets

dommageables, notamment dans les enduits.

L’emploi de liant de faible résistance est préférable. En effet, le retrait engendre alors

une fissuration, importante par la taille du réseau, et non par la taille des fissures

habituelles, dans le cas des liants très résistants. De plus, avec les liants moins

résistants la possibilité de resserrage de l’enduit permet d’accompagner le retrait en

fermant les microfissures qui se forment progressivement.


54

Tableau (II-11) : Fiche technique des propriétés physique et chimiques de la

chaux de Saida


55

IV-Eau de gâchage

L’eau utilisée est celle du robinet du laboratoire de génie civil de l’université de

Ouargla, l’eau sert d’une part à l’hydratation du ciment et d’autre parte elle permet la

fluidification de la pâte. Dès que l’eau entre en contact avec le ciment anhydre, elle

réagit pour se combiner et former les hydrates de ciment.

L’analyse chimique de l’eau a été effectuée au laboratoire de traitement des eaux de

l’université de Ouargla et elle a donne la composition suivante :

Tableau (II-13) : Composition chimique de l’eau (la concentration est donnée

en (mg / l))

Ca++ Mg++ K++ Na+ Cl- NO 3- SO4

-- HCO3- PH

242 125 31 536 755 14 ,5 755 124 7,75


56

Conclusion

Les résultats des essais et analyse effectués sur l’échantillon caractérisent un sol

gypso calcaire de nature sable gypseux légèrement carbonaté, il présent de bonnes

caractéristiques de compactage, de portance et de faible résistance à la compression

simple.

Chapitre III Caractérisation physiques et mécaniques des blocs de terre stabilisée

57

I-Introduction

D’après les résultats obtenue dans la caractérisation des sol gypso-calcaire on a

constaté que ces sol ont une résistance mécanique faible .pour améliorer cette

résistance mécanique on va ajouter à ces sols le ciment ou la chaux pour les stabilisés.

Dans notre travail on va préparer des éprouvettes avec des déférents pourcentages des

liants (ciment ou chaux) (5%, 10%, 15%, 20%)

I-1-Préparation des éprouvettes

I-1-1-Etapes de préparation

Les étapes suivantes :

1-On pèse les quantités nécessaires des différents matériaux : tuf, ciment, chaux et eau.

2-Préparation des moules : après le nettoyage et graissage à l’aide d’une huile les

moules sont près pour utilisation Photo B (annexe)

3- le malaxage : Photo A (annexe)

L’opération est exécutée manuellement comme suit :

� On pose le tuf sec avec une quantité d’eau et on malaxe le mélange durant 30 à

40 secondes jusqu'à l’obtention d’un tuf homogène et bien mouillé.

� On ajoute le liant (ciment ou chaux) et le reste d’eau, puis on malaxe pendant

120à 180 second.

4-Les coulages des éprouvettes : cette opération et exécutée en couches successives

compactés manuellement à l’aide d’une plaque métallique d’épaisseur 1cm.

Photo C (annexe)

5-Une opération de finissions est exécutée sur le parement supérieur des éprouvettes

pour obtenir des surfaces lisses. Photo E (annexe)

6-Après démoulage les éprouvettes sont conservées à l’air libre au sein du laboratoire.

� Addition de l’eau

-On multiplier le volume du moule par la masse volumique apparente (1,4 g/cm3) pour

trouver le poids qu’il contient ce moule.

-On prend la valeur de Wopt = 10.1 %.


58

-On ajoute de l’eau pour le sol gypso calcaire à partir dela valeur Wopt par 2% jusqu’à

18%.Qui a donné le bon malaxage. Une quantité d’eau supplémentaire est ajoutée en

fonction du rapport (E/C=0,5) pour le ciment et (E/CH=0,8) pour la chaux.

� Eprouvettes

Les éprouvettes utilisées sont des éprouvettes prismatiques qui doivent être conformes

à la norme NF P 18-400 pour la confection et la conservation des éprouvettes, se

reporter, suivant la catégorie de l’essai à celle des normes NF P 18-404 ou NF P 18-

405.

� Dimension des moules

Les essais ont été réalisés sur des éprouvettes prismatiques de dimension

(240×115×52mm) selon la Nome DIN 106

I-2- préparation des éprouvettes de Sol gypso-calcaire

Tableau (III-1) :Composition des éprouvettes des sols gypso-calcaire

Numéro d’éprouvette

01 02 03 04 05 06

sol gypso calcaire (%)

100 100 100 100 100 100

Ciment (%) 0 0 0 0 0 0 Chaux (%) 0 0 0 0 0 0 Eau % 18 18 18 18 18 18

I-3-préparation des éprouvettes de Sol gypso- calcaire stabilisée parle ciment

Tableau (III-2) : Composition des éprouvettes des sols gypso-calcaire avec le ciment

Numéros d’essais 01 02 03 04

sol gypso calcaire (%) 95 90 85 80

Ciment (%) 5 5 5 5 Eau (g) 2537,4 2723 2905,2 3087

Nous avons utilise 6 éprouvettes dans chaque dosage.


59

I-4-préparation de l’éprouvette de Sol gypso- calcaire stabilisée parla chaux

Tableau (III-3) : Composition des éprouvettes des sols gypso-calcaire avec la chaux

Numéros d’essais 01 02 03 04

sol gypso calcaire (%) 95 90 85 80

Chaux % 5 5 5 5 Eau (g) 2746,95 3141,9 3538,2 4400

Nous avons utilise 6 éprouvettes dans chaque dosage.

II-Caractérisation des blocs de terre stabilisée

II-1 -Essai de compression

II-1-1-Objectifs de l’essai

L’essai a pour but de connaître la résistance à la compression des blocs de terre

stabilisée.

II-1-2-Principe de l’essai

L’éprouvette étudiée est soumise à une charge croissante jusqu’à la rupture, la

résistance à la compression est le rapport entre la charge de rupture et la section

transversale de l’éprouvette. Photo G (annexe)

II-1-3-Préparation et positionnement des éprouvettes

1)Essuyer toute humidité excessive de la surface de l'éprouvette avant de la positionner

dans la machine d'essai.

- Tous les plateaux de la machine d'essai doivent être essuyés et toutes particules ou

corps étrangers retirés des surfaces de l'éprouvette qui seront en contact avec eux.

2) Enlever tout appareillage, autre que les plateaux auxiliaires ou éléments

d'espacement, entre l'éprouvette et les plateaux de la machine d'essai.

3) Positionner les éprouvettes cubiques de façon que le chargement s'effectue

perpendiculairement au sens de coulage.

4) Centrer l'éprouvette sur le plateau inférieur avec une précision de 1 % de la

dimension nominale pour les éprouvettes cubiques.


60

- Si des plateaux auxiliaires sont utilisés, les aligner avec la face supérieure et la face

inférieure de l'éprouvette.

5) Appliquer la charge sans choc et l'accroître de façon continue à la vitesse constante

sélectionnée jusqu'à la rupture de l'éprouvette.

- En cas d'utilisation de machine d'essai commandée manuellement, compenser,

lorsque la rupture d'éprouvette est proche, toute tendance au ralentissement de la

vitesse sélectionnée de charge, par un réglage approprié des commandes.

- La charge maximale obtenue doit être enregistrée.

II-1-4-Expression des résultats

La résistance à la compression est donnée par l'équation suivante :

Rc : est la résistance en compression, exprimée en méga pascals (Newtons par

millimètres carrés)

FC :est la charge maximale, exprimée en Newtons ;

A :est l'aire de la section de l'éprouvette sur laquelle la force de compression est

appliquée, calculée à partir de la dimension nominale de l'éprouvette (voir l'EN 12390-

1), exprimée en millimètres carrés.

cC

fR

A=


61

Figure(III-1) : Essai de compression

Il s'agit de déterminer la contrainte de compression σc conduisant à l'écrasement d'une

éprouvette de la brique.

Les faces de l'éprouvette en contact avec la presse doivent être parfaitement planes et

perpendiculaires à l'axe de l'éprouvette. [1]

Tableau (III-4) :Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire (0%)

Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 14000 16000 11000 14000 13000 10000 F moy(N) 13000 A (mm2) 10000 σc(N/mm2) 1,30

Tableau (III-5) :Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par le ciment (5%)

Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 16000 17000 17000 16000 14000 15000 F moy(N) 15250 A (mm2) 10000 σc (N/mm2) 1,525


62







Tableau (III-9) :Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (5%)


Tableau (III-10) :Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (10%)



Tableau (III-11) :Résultat de l’essai de calcaire

Ech 01 02F (N) 17000 17000F moy(N) A (mm2) σc (N/mm2)

Tableau (III-12) :Résultat de l’essai de calcaire

Ech 01 02F (N) 17000 17000F moy(N) A (mm2) σc (N/mm2)

Tableau (III-13) : Résultat de l’essai de calcaireen fonction dosage

Ciment Dosage %

0 5 10 15 20

Figure(III-2) :R ésistan

0

0,5

1

1,5

2

2,5

5

σ (

N/m

m2)

Caractérisation physiques et mécaniques des blocs de terre stabilisée

Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypsocalcaire stabilisé par la chaux (15%)

02 03 04 05 17000 14000 16000 13000

16200 10000 1,62

Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypsocalcaire stabilisé par la chaux (20%)

02 03 04 05 17000 16000 20000 18000

16400 10000 1,64

Résultat de l’essai de compression effectuée sur le sol gypsoen fonction dosage du chauxet de ciment

Ciment Chaux σ (N/mm2) Dosage % σ (N/mm

1,30 0 1,301,525 5 1,361,64 10 1,542,2 15 1,622,4 20 1,64

ésistance à la compression en fonction du dosage

10 15 20

dosage en ciment


63

effectuée sur le sol gypso-

06 13000 17000

effectuée sur le sol gypso-

06 18000 14000

effectuée sur le sol gypso-chauxet de ciment

σ (N/mm2) 1,30 1,36 1,54 1,62 1,64

dosage en ciment


Figure(III-3) :R ésistance à la compression en fonction

D’aprèsfigure(III-2) et (III -

blocs de terre est augmentée en fonction du dosage

La valeur maximale de la résistance en compression à 28 jours est obtenue dans le bloc

de terre de dosage 20% et égale à 2,4 MPa pour le ciment

La valeur minimale de la résistance en compression à 28 jours est obtenue dans le

blocs de terre de dosage 5% et égale à 1,525 MPa pour le ciment et1

chaux.

Ceci peut être expliqué que la résistance d

la texture, où la force d’adhésion entre sol gypso

En conséquence, l’augmentation de la résistance à la compression selon le dosage de

liant est expliquée pour une diminution de taux de

calcaire.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

σ (

N/m

m2)


ésistance à la compression en fonction du dosage

-3) on remarque que la résistance à la compression des

blocs de terre est augmentée en fonction du dosage en ciment ou à la chaux.


de terre de dosage 20% et égale à 2,4 MPa pour le ciment et1,64 MPa pour la chaux.

La valeur minimale de la résistance en compression à 28 jours est obtenue dans le

blocs de terre de dosage 5% et égale à 1,525 MPa pour le ciment et1

Ceci peut être expliqué que la résistance des blocs est influencée par la

la force d’adhésion entre sol gypso-calcaire et ciment est important.


liant est expliquée pour une diminution de taux de vide entre les graines de sol gypso

5 10 15 20

dosage en chaux


64

dosage en chaux

a résistance à la compression des

la chaux.


et1,64 MPa pour la chaux.

La valeur minimale de la résistance en compression à 28 jours est obtenue dans les

blocs de terre de dosage 5% et égale à 1,525 MPa pour le ciment et1,36 MPa pour la

nfluencée par la modification de

ciment est important.


vide entre les graines de sol gypso-


65

II-2-Essai de flexion

II-2-1-Principe d’essai

Des éprouvettes prismatiques sont soumises jusqu’à rupture à un moment de flexion

par application d’une charge au moyen de rouleaux supérieurs et inférieurs. La charge

maximale atteinte au cours de l’essai est enregistrée et la résistance en flexion est

calculée. Photo H (annexe)

II-2-2-Conduite de l’essai

Placer l’éprouvette dans l’appareil de chargement en prenant comme faces de

chargement ses faces de moulage et en plaçant son axe longitudinal dans le plan de

flexion de l’appareil à 1 mm prés. à cet effet, l’emploi d’un gabarit de centrage est

recommandé. [1]

� Application de la charge

— deux rouleaux d’appui.

— deux rouleaux supérieurs maintenus par un support articulé, qui répartit également

entre les deux rouleaux la charge appliquée.

Tous les rouleaux doivent être en acier, de section circulaire, et d’un diamètre

compris entre 15 mm et 40 mm.

Leur longueur doit être au moins de 10 mm supérieure à la largeur de l’éprouvette.

Quatre des rouleaux, parmi lesquels les deux rouleaux supérieurs, doivent pouvoir

pivoter librement autour de leur axe et osciller dans le plan orthogonal à l’axe

longitudinal de l’éprouvette d’essai.

La distance l(la portée) entre les rouleaux extérieurs doit être égale à 3 a, a

représentant la largeur de l’éprouvette.

La distance entre les deux rouleaux intérieurs doit être égale à a. Ces rouleaux

intérieurs doivent être placés à égale distance des rouleaux extérieurs, Tous les

rouleaux doivent être réglés en position.

Appliquer la charge d’une manière continue et sons chocs, la vitesse de chargement

doit être constant pendant toute la durée de l’essai et égale du 0,04 à 0 ,06 MPa par

seconde, avec une tolérance ± 0,01 MPa par seconde, ce que correspond à

l’accroissement de force suivent


66

Avec une tolérance ± 20 % [1]

Figure (III-4) : Essai de flexion

II-2-3-Expression des résultats

Retenir comme charge de rupture la charge maximale enregistrée au cours de l’essai

et calculer, σ en méga pascals par l’équation suivant :

M : moment de flexion, il est égal 6

FlM = , 3l a=

W = I

Y ,

2

hY = ,

3

12

bhI =

F : La force appliquée sur éprouvette.

b : largeur de la brique.

h : hauteur de la brique.

M

wσ =


67

II-2-4-Résultats et discussions

Tableau (III-14) : Résultats de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-

calcaire(0%)

Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 260 300 260 240 240 260

F moy(N) 252 M (N.mm) 6300 W (mm-3) 91875 σ (N/mm2) 0,068

Tableau (III-15) : Résultats de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par le ciment (5 %)

Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 260 260 280 240 260 280



Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 250 270 380 350 300 240



Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 820 1050 700 960 1120 850



68


Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 910 960 880 980 1050 1020


Tableau (III-19) : Résultats de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (5 %)

Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 250 240 260 250 250 240 F moy(N) 246 M (N.mm) 6150 W (mm-3) 91875 σ (N/mm2) 0,066


Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 280 280 290 250 270 290 F moy(N) 282 M (N.mm) 7050 W (mm-3) 91875 σ (N/mm2) 0,076

Tableau (III-21) : Résultats de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire stabilisé par la chaux (15%)

Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 300 300 300 320 280 290



69


Ech 01 02 03 04 05 06 F (N) 320 290 320 260 250 320


Tableau (III-23) : Résultats de l’essai de flexion effectuée sur le sol gypso-calcaire en fonction dosage du chaux et de ciment

Ciment Chaux Dosage % σ (N/mm2) Dosage % σ (N/mm2)

0 0,068 0 0,068 5 0,072 5 0,066 10 0,076 10 0,076 15 0,261 15 0,08 20 0,267 20 0,082

Figure(III-5) :Résistance à la traction par flexion en fonction du dosage enciment

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

5 10 15 20

σ (

N/m

m2)

dosage de ciment


70

Figure(III-6) : Résistance à la traction par flexion en fonction du dosage en chaux

D’après les figures(III-5) et(III-6) on constate que la résistance à la traction par flexion

croit avec l’augmentation du dosage en liant (ciment ou chaux) cette augmentation est

due essentiellement à la bonne résistance des liants par rapport à celle des sols .

Les blocs de terre stabilisées par le ciment ont donnée une résistance plus elvée que

celles stabilisées à la chaux.

II-3-Essai ultrasonique

II-3-1-Appareille utilisée

L’appareillage est essentiellement constituée d’un générateur d’impulsion électrique

de plusieurs transducteurs (un émetteur et un ou plusieurs récepteur) et d’un dispositif

de chronométrage permettant de mesurer l’intervalle de temps qui s’écoule entre le

départ de l’impulsion générée par le transducteur –émetteur et la détection de son

arrivée au transducteur-récepteur, ou le temps qui s’écoule entre passage de cette

impulsion entre deux transducteur .

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

5 10 15 20

σ (

N/m

m2)

dosage en chaux


71

Figure (III-7) : Appareil ultrasonique

II-3-2-Objectifs d’essai

Mesure de la vitesse des impulsions ultrasoniques de vibrations longitudinaux passant

à travers le brique peut être utilisé pour les applications suivantes:

- la détermination de l'uniformité du brique à l’intérieur.

- la mesure des changements qui surviennent avec le temps dans les propriétés du

brique.

- corrélation de la vitesse d'impulsion et la force comme une mesure de la qualité de la

brique.

II-3-3-Principe de l’essai

Mesure du temps de propagation de la première impulsion des ondes appelées ondes

longitudinales généré par un transducteur entre deux points déterminés de la brique.

On peut à partir du temps de propagation mesuré, exprimer une vitesse

conventionnelle de propagation : c’est le quotient de la distance entre transducteur par

le temps mesuré. [1]


Figure (

II-3-4- Expression des résultats

La vitesse conventionnelle de propagation est calculée par la formule

L : est la distance entre le transducteur en

t : est le temps de propagation en secondes.

La vitesse des ondes sonores dans la densité et de la teneur en humidité. C’est pourquoi, il est possible de faire des indications sur la régularité du brique la fissuration, les endroits creux et sur les dommages dus au gel ou au feu.

A partir des temps de propagation mesurés et de la distance de propagation, on calcule V, la célérité ou vitesse ultrasonique des ondes

Tableau (III-24) :V itesse de

Dosage % 0 5 10 15 20


Figure (III-8) :Essai d’ultrasonique

Expression des résultats

vitesse conventionnelle de propagation est calculée par la formule

lV

t=

est la distance entre le transducteur en mètres.

est le temps de propagation en secondes.

La vitesse des ondes sonores dans la brique dépend des caractéristiques élastiques, de la densité et de la teneur en humidité. C’est pourquoi, il est possible de faire des indications sur la régularité du brique la fissuration, les endroits creux et sur les dommages dus au gel ou au feu.

partir des temps de propagation mesurés et de la distance de propagation, on calcule V, la célérité ou vitesse ultrasonique des ondes.

itesse des ondes ultrasoniques en fonction de det de chaux

Ciment 1166,666 1166,6661076,113 1172,2151424,992 1324,1241520,541 1419,4972101,993 1520,541


72

vitesse conventionnelle de propagation est calculée par la formule : V=L/T

brique dépend des caractéristiques élastiques, de la densité et de la teneur en humidité. C’est pourquoi, il est possible de faire des indications sur la régularité du brique la fissuration, les endroits creux et sur les

partir des temps de propagation mesurés et de la distance de propagation, on calcule

en fonction de dosage de ciment

Chaux 1166,666 1172,215 1324,124 1419,497 1520,541


73

Figure(III-9) : Vitesse de son en fonction du dosage en ciment

Figure(III-10) : Variation de la vitesse de son en fonction du dosage en chaux

D’après les figures (III-9) et (III-10) on remarque que la vitesse de propagation des

ondes ultrasoniques augmente en fonction de l’augmentation du dosage en liant ciment

et chaux, cette augmentation est due essentiellement à l’amélioration de la compacité

des blocs de terre stabilisée par le ciment ou la chaux et on constate que la compacité

des blocs de terre stabilisée par le ciment est plus grande que celles stabilisée par la

chaux.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

5 10 15 20

vit

sse

ult

raso

niq

ue

dosage de chaux

0

500

1000

1500

2000

2500

5 10 15 20

vit

ess

e u

ltra

son

iqu

e

dosage de ciment

Série2


74

II-4-Essai de conductivité

II-4-1-Appareil utilise : CT MTERE

Le CTMETRE , appareil de contrôle non destructif Thermique, a été élaboré dans le

but de permettre d'évaluer avec précision, les paramètres thermiques d'un certain

nombre de matériaux, et de contrôler la production des matériaux isotropes et

homogènes par prélèvements.

II-4-2-Caractéristique d’appareil

Le principe de fonctionnement consiste, grâce à l'association d'un élément chauffant et

d'un capteur de température (tous deux associés dans la même sonde), à mesurer

l'élévation de température subie par le capteur, au cours d'une période de chauffage

choisie par l'utilisateur en fonction du matériau.

• Conductivité thermique : 0.01 à 10 W/m.K

• Température : -20 à 89 °C

• Précision : ± 5%

• Reproductivité : ± 2%

• Gamme de mesure : de 0 à 4 A (pas de 32.5mA)

• Dimension du coffret : 400 x 145 x 260 mm

• Poids du coffret : 8 Kg

• Alimentation : 230VAC / 50–60HZ

• Numéro : Intra stat

Figure (III-11) : AppareilCT METRE


75

II-4-3-Principe d’utilisation

La mesure est réalisée par l’intermédiaire d’un CT mètre et d’une sonde placée entre

deux plaques du matériau à caractériser. Un créneau de puissance est envoyé à la

sonde via le CT mètre et se propage dans le matériau. Pendant le chauffage, le CT

mètre enregistre toutes les 2 s la température au niveau de la surface de contact, on

détermine la valeur de la conductivité thermique et chaleur spécifique.

Figure (III-12) :Schéma d’essai de conductivité thermique

II-4-4-Conductivité thermique (λ)

La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement

des matériaux lors du transfert thermique par conduction, elle représente la quantité de

chaleur transférée par unité de surface et par une unité de temps sous un gradient de

température de un degré par mètre.

II-4-5-Résistance thermique (Rth)

La résistance thermique représente la résistance de l'élément à la transmission de

chaleur à travers son épaisseur, elle est généralement connue sous le terme de

« isolation thermique ». L’augmentation de la résistance thermique implique que

l’élément est isolant. Elle s’exprime en W.m-2.K-1.

eR λ=


76

II-4-6-Résultats et discussion

Tableau (III-25) : Résultats obtenues par le sol gypso-calcaire (0%)

Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 27,66 28,30 28,18 27,66 28,30 28,18 ∆T (C°) 0,48 0,58 0,51 0,48 0,58 0,51 λ (w/m.k) 0,797 0,594 0,739 0,797 0,594 0,739

CP(kj/m 3.K) 8979,4 7070,1 9263,6 8979,4 7070,1 9263,6 CPmoy(kj/m 3.K) 9121,5

λmoy(w/m.k) 0,768

Rth(m2.k/w) 0,136


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 25,66 25,82 25,66 25,13 25,82 25,13 ∆T (C°) 0,54 0,46 0,54 0,76 0,46 0,76 λ (w/m.k) 0,692 0,767 0,692 0,559 0,767 0,559

CP(kj/m 3.K) 11694 12487 11694 9791,4 12487 9791,4 CPmoy(kj/m 3.K) 10741,7

λmoy(w/m.k) 0,7295

Rth(m2.k/w) 0,143


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 26,85 27,12 27,17 26,85 27,12 27,17 ∆T (C°) 0,46 0,42 0,41 0,46 0,42 0,41 λ (w/m.k) 0,836 0,936 0,904 0,836 0,936 0,904

CP(kj/m 3.K) 12052 12909 12468 12052 12909 12468 CPmoy(kj/m 3.K) 12260

λmoy(w/m.k) 0,921

Rth(m2.k/w) 0,114


77


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 27,71 28,08 27,71 27,93 28,08 27,93 ∆T (C°) 0,34 0,36 0,34 0,29 0,36 0,29 λ (w/m.k) 1,055 1,066 1,055 1,21 1,066 1,21

CP(kj/m 3.K) 13889 13362 13889 14402 13362 14402 e (m) 14145,5

λmoy(w/m.k) 1,060

Rth(m2.k/w) 0,099


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 26,88 27,12 27,19 26,88 27,12 27,19 ∆T (C°) 0,29 0,34 0,29 0,29 0,34 0,29 λ (w/m.k) 1,141 1,004 1,142 1,141 1,004 1,142

CP(kj/m 3.K) 15021 15100 15032 15021 15100 15032 CPmoy(kj/m 3.K) 15026,5

λmoy(w/m.k) 1,141

Rth(m2.k/w) 0,091

Tableau (III-30) : Conductivité et résistance thermique de sol gypso-calcaire en fonction de dosage de ciment

Dosage % CPmoy(kj/m 3.K) λmoy(w/m.k) Rth(m2.k/w) 5 10741,7 0,729 0,143 10 12260 0,921 0,114 15 14145,5 1,060 0,099 20 15026,5 1,141 0,091


78

Figure(III-13) : Conductivité thermique en fonction du dosage en ciment

Figure(III-14) : Rrésistance thermique en fonction du dosage en ciment

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

5 10 15 20

Co

nd

uct

ivit

é

dosage de ciment

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

5 10 15 20

Rth

dosage de ciment

Série2


79

figure(III-15) : Chaleur spécifique en fonction du dosage de ciment

D’après les figures (III-13) et(III-14) , nous remarquons une augmentation de la

conductivité thermique en fonction de l’augmentation du dosage en ciment.

Cette augmentation est due à la conductivité plus élevée du ciment.

Et au contraire la résistance thermique diminue en fonction du dosage de ciment.

Et d’après la figure (III-15) nous remarquons une augmentation de la chaleur spécifique en fonction de dosage de ciment car la chaleur spécifique du ciment est plus importante que celle des sols gypso-calcaire

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

5 10 15 20

CP

dosage de ciment


80


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 26,02 26,61 26,02 26,61 27,46 27,46 ∆T (C°) 0,60 0,56 0,60 0,56 0,56 0,56 λ (w/m.k) 0,557 0,655 0,557 0,655 0,560 0,560

CP(kj/m 3.K) 7682,3 9033,9 7682,3 9033,9 7372,4 7372,4 CPmoy(kj/m 3.K) 7557,35

λmoy(w/m.k) 0,961

Rth(m2.k/w) 0,188


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 27,02 27,02 26,92 26,92 26,48 26,48 ∆T (C°) 0,34 0,34 0,41 0,41 0,44 0,44 λ (w/m.k) 1,064 1,064 0,945 0,945 0,978 0,978


λmoy(w/m.k) 0,961

Rth(m2.k/w) 0,109

Tableau (III-33) Résultats obtenues par le sol gypso-calcaire stabilisé par le Chaux (15%)

Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 28,20 27,98 27,98 28,05 28,20 28,05 ∆T (C°) 0,34 0,31 0,31 0,34 0,34 0,34 λ (w/m.k) 0,993 1,077 1,077 1,017 0,993 1,017


λmoy(w/m.k) 1,005

Rth(m2.k/w) 0,104


81


Ech 01 02 03 04 05 06 T0(C°) 28,22 28,18 28,22 28,22 28,18 28,22 ∆T (C°) 0,29 0,31 0,34 0,34 0,31 0,29 λ (w/m.k) 1,164 1,056 0,993 0,993 1,056 1,164


λmoy(w/m.k) 1,024

Rth(m2.k/w) 0,102

Tableau (III-35) : Conductivité et résistance thermique de sol gypso-calcaire en fonction de dosage de chaux

Dosage % CPmoy(kj/m 3.K) λmoy(w/m.k) Rth(m2.k/w)

5 7557,35 0,558 0,188

10 12389 0,961 0,109

15 12447 1,005 0,104

20 13378 1,024 0,102

Figure(III-16) : Conductivité thermique en fonction du dosage en chaux

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

5 10 15 20

λ

dosage de ciment


82

Figure(III-17) : Résistance thermique en fonction du dosage de la chaux

Figure(III-18) : la chaleur spécifique en fonction du dosage en chaux

D’après les figures (III-16) et (III-17) , nous remarquons une augmentation de la

conductivité thermique en fonction de l’augmentation du dosage en ciment.

Cette augmentation est due à la conductivité plus élevée du ciment.

Et au contraire la résistance thermique diminue en fonction du dosage de ciment.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

5 10 15 20

Rth

dosage de chaux

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

5 10 15 20

CP

dosage de chaux


83

Et d’après la figure (III-18) nous remarquons une augmentation de la chaleur

spécifique en fonction de dosage de ciment car la chaleur spécifique du ciment est

plus importante que celle des sols gypso-calcaire

On constate aussi que la résistance thermique des blocs stabilisée à la chaux elle est

meilleure que celle stabilisée au ciment


84

En présente le meilleur résultat des caractéristiques physiques et mécaniques des blocs

de terres stabilisées par ciment ou la chaux (dosage 20%)

Ciment :

� Vitesse de propagation v (m/s) :2101,993

� Conductivité thermique λmoy(w/m.k) : 1,141

� Résistance thermique Rth(m2.k/w) : 0,143

� Traction par flexion σ (N/mm2) : 0,267

� Résistance à la compression σ (N/mm2) :2,4

La chaux :

� Vitesse de propagation v (m/s) : 1520,541

� Conductivité thermique λmoy(w/m.k) : 1,024

� Résistance thermique Rth(m2.k/w) : 0,188

� Traction par flexion σ (N/mm2) :0,082

� Résistance à la compression σ (N/mm2) : 1,64

CONCLUSION GENERALE

85

Conclusion

Le travail que on a effectué consiste à apporter une contribution à la

valorisation des sols gypso-calcaires et de l’intégrer d’une façon rationnelle dans le domaine de construction, en substituant l’utilisation des briques en ciment comme murs extérieures par celles en sols gypso-calcaires.

L’étude bibliographique, tirée d’un nombre important de références

bibliographiques et qui est basée sur une synthèse des résultats expérimentaux, montre que :

- La composition et la formulation des blocs de terres sont très variées ; - Le traitement des terres naturels contribuent efficacement à l’amélioration

des propriétés mécaniques à savoir la résistance à la compression est la résistance à la flexion;

- Les propriétés physiquesdes blocs de terres sont affectées par l’ajout d'autres

produits.

La première étape de notre travail expérimental consiste à faire tout d’abord une caractérisation générale des matériaux utilisés, et elle a montré que :

- La terre utilisée est un sol gypso-calcairepeut carbonaterde la région de

Ouargla, de couleur blanchâtre, à granulométrie étalée et grossier, d'une résistance à la compression faible, et d'un CBR modéré79,145 et d’un teneur en eau 10.1 % et densité sèche 1.87 t/m3.

- Le ciment utilisé est provient de la cimenterie de Ain Touta de type CPJ 42.5

de masse volumique apparent 2120 Kg/m3et surface spécifique3859g/cm2 - La chaux utilisée est une chaux vive de la région de Saida de masse

volumique 1,3g /cm3,etsurface spécifique8000g/cm2.

Dans la deuxième étape, on a étudié l’effet de la stabilisation des sols gypso-calcaires par le ciment ou par la chaux, sur les caractéristiques mécaniques et sur les propriétés physiques des blocs de terre stabilisée. L’étude montre que la stabilisation des sols gypso-calcaires par le ciment ou par la chaux

CONCLUSION GENERALE

86

produise un nouveau matériau de propriétés mécaniques très améliorées, mais l'influence sur la résistance thermique est négative.

L’analyse des résultats montre que:

- L’augmentation du pourcentage en masse des stabilisants améliore

notablement la résistance à la flexion, et la résistance à la compression des blocs surtout celle stabilisées par le ciment;

- Une nette diminution de la résistance thermiquedes blocs de terre stabilisée en fonction du dosage en liant en restant toujours inférieure à celle des briques en ciment;

- L’augmentation du pourcentage en masse des stabilisants augmente la

densité du nouveau matériau ; - La vitesse de propagation des ondes ultrasoniques est d’autant plus grande

que le pourcentage en masse des stabilisants est grand. Pour cela; nous recommandons, d'utiliser des blocs fabriqués par des sols gypso-calcaires stabilisés par le ciment, pour la réalisation des murs extérieurs dans les bâtiments à cause de leur résistance mécanique améliorée; et aussi à cause de leur résistance thermique faible par rapport à celle des briques fabriquée en ciment.

Enfin, nous souhaitons que notre travail contribue d’une façon rationnelle à une plus large diffusion de l’utilisation des sols gypso-calcaires dans le domaine de la construction.

CONCLUSION GENERALE

87

RECOMMANDATION

D'après les résultats obtenus par cette recherche, et en vue d'une future

utilisation rationnelle et efficaces de ces matériaux, nous recommandons pour

compléter cette recherche.

� Pour améliorer la résistance mécanique et isolation thermique de cette brique,

on peut ajouter des additions présentant de bonne résistance mécanique et isolation

thermique tel que les sciures de bois , les fibres végétales (fibres de palmier dattier ;

fibres d’échela …).

� Pour mieux caractériser ce type de brique sol gypso-calcaire, nous conseillons

de réaliser d’autres essais à savoir : le retrait, la résistance au choc, l’érosion et la

durabilité.

� Etude des caractéristiques de brique sol gypso-calcaire utilisé dans la

construction d’habitat.

Bibliographique

Références bibliographiques

[1] Recuit des normes françaises édition 1981

[2] Djouhri Mohamed mémoire magister 2007 : confection d’une brique à base de

sable de Dunes (université de Ouargla)

[3] Règles de conception et de calcule des MaçonnerieDTR , Edition CNERIB

1997

[4] Giovanni piers la brique fabrication et traductions constructives Edition

EYROLLES (édition EYROLLES) 2005

[5] Collection Mémento Technique, tuiles et brique de terre cuite Edition

moniteur paris 1998

[6] Dupain R . lanchon R . J.C.SaintArroman granulats , sols, ciment , béton

caractérisation des matériaux de génie civil par les essais laboratoire (édition

CASTEILLA )1995

[7] Couasent Yves Propriétés et caractéristiques des matériaux de construction

(édition LE MONITEUR 2éme édition 2007 )

[8] Mettai Mohamed mémoire magister 2009caractérisation et étude du

durcissement d’un sable gypseux de ben guecha, dans le domaine de la

géotechnique routière. (école polytechniques ALGER)

[10] Ben Dhia M.H., 1983 – Les tufs et encroûtements calcaires dans la

construction routière – Thèse de docteur de 3ème cycle, Université de Paris VI.

[11] Boulkhiout M., 2002 – Utilisation des tufs calcaires- sable de dune en

géotechnique Routière – Mémoire de Magister, ENP Alger.

[12] Alloul B.1981 – Etude géologique et géotechnique des tufs calcaires et

gypseux d’Algérie en vue de leur valorisation routière – Thèse de docteur de 3ème

cycle de l’Université de Paris.

Bibliographique

[13] Améraoui Z., 2002 – Les tufs d’encroûtements, utilisation dans la

géotechnique routière, Thèse de magistère – Ecole Nationale Polytechnique, Alger.

[14] Bourahla Noureddine professeur université Sâad dahlab Blida‹‹RDM››

[15] LTP Sud, 1989 - Utilisation des matériaux locaux en technique routière : les

sables Gypseux - Rencontre Maghrébine sur les techniques routières, Tunis.

[16] Morsli M 2007- Etude du durcissement d’un tuf d’encroûtement de Hassi-

Messaoud –Algérie (article)

[17] collection Mémento Rechnique ; Tuiles et briques de terre cuite (edition le

moniteur Paris) 1998

[18] Horta O S., 1979 – Les encroûtements calcaires et les encroûtements

gypseux en Géotechnique routière – Service des publications du laboratoire de

M.D.S., Base SONATRACH, Blida, Algérie.

[17] M VENUAT , produit silico- calcaire ( technique d’ingénieur 1994)

[18] (CNAT) les ciments rapport technique

[19] Réunion d’ingénieur , matériaux de constriction , Edition Eyrolles 1979

Annexe

Photo B : Préparation du moule

Photo D : Compactage mélange

Photo C : Compactage

Photo E : Finitiondes produits

Photo A : Sol gypso-calcaire

Annexe

Photo G : Appareil de compression

Photo F : Finition des éprouvettes mélange

Photo H : Appareil de flexion

Annexe

Étude des briques de terre gypso-calcaire stabilisée par ...©partement d’hydraulique et de...

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