Soutenance mémoire
La diversification et l’amélioration des performances et de la durabilité des matériaux de construction et leurs adaptations au climat et à l’environnement de chaque région ainsi que la réduction au maximum des coûts de réalisation des ouvrages sont les objectifs les plus recherchés dans le secteur du bâtiment et travaux publics. Le béton de sable, par sa conception actuelle, sa simplicité de fabrication et de mise en place, son prix de revient compétitif, ses performances mécaniques et sa durabilité, constitue une nouvelle avancée pour la construction en béton et il offre des avantages aussi bien d’ordre économique, technique, esthétique et même écologique. Les bétons de sable peuvent présenter une bonne alternative pour remplacer les bétons classiques dans la confection de certains éléments de construction. Ces bétons, définis par la norme NF P18- 500 [NF P18- 500, 2005], sont une nouvelle gamme de matériaux de construction confectionnés essentiellement à partir d’un ou plusieurs sables, de ciment, d’eau et des fines d’ajouts minérales naturelles ou industrielles. Plusieurs paramètres tels que le rapport Eau /Ciment, la nature et dosage de ciment et des additions minérales, type et dimension des granulats influencent la qualité des bétons en particulier la résistance mécanique et la durabilité. Ces dernières restent toujours les facteurs les plus importants pour juger la qualité des bétons. Plusieurs travaux de recherches ont été réalisés sur le béton de sable afin de réduire au maximum ses inconvénients et d’améliorer sa durabilité et ses performances mécaniques par : la correction de l’étendue granulaire, le choix du type et du dosage en fines d’ajout ou addition minérale, addition des adjuvants et addition des fibres. L’Algérie en plus de sa richesse en sable, possède un complexe sidérurgique « El-Hadjar» qui produit chaque année des quantités énormes de déchets et de sous-produits en particulier le laitier concassé et le laitier granulé. Ces quantités sont estimées à 500.000 tonnes par an. Ces laitiers peuvent être exploités dans la fabrication des bétons et mortiers sous forme de sable, gravillon et fines d’ajout ou additions minérales. Le laitier granulé comme addition minérale, fines d’ajout ou comme substituant au ciment est très utilisé dans la formulation des différents types de mortiers, bétons et bétons innovants. Il présente des qualités intéressantes: composition chimique proche de celle du ciment, régularité de composition pour une même source de production, activité ou réactivité chimique.
Etat de connaissance sur les bétons de sable
Historique
Depuis l’apparition des premiers bétons, la technique du béton de sable n’en était pas loin. En 1853, le béton de sable trouve ses origines dans « le béton aggloméré», il était confectionné par l’ingénieur François Coinget. Le béton aggloméré s’agissait à l’époque d’un mélange de sable, de cendres, de chaux et d’eau. Les premières applications de cette technique étaient réalisées sur : le mur de soutènement à Passy, la maison Coinget à Saint-Denis, la réalisation de la tour de port Saïd en Egypte de 52 m d’hauteur, et un pont à Brooklyn. En 1918 une expérience très originale fut faite par Nicolas Rochefort, à Saint-Pétersbourg. Elle consistait à broyer ensemble du sable et du clinker à parts égales puis à mélanger ce produit à du sable dans un rapport de 1 produit broyé à 3 sable. Les réalisations à base de ce type de matériau sont nombreuses : Les pistes d’aérodromes militaires de Pevec et Arkangelsk, Route et autoroutes (ex : Serpoukhov – total), bâtiments (toitures à plis, éléments divers préfabriqués) et tunnels et métros (ombrelles d’étanchéité) … [Sablocrete, 1994].
Généralités
Le béton de sable est défini selon la norme NF P18- 500[NF P18- 500, 2005] comme un béton fin, constitué par le mélange d’un ou plusieurs sable(s), de ciment, d’addition(s) et d’eau. D’autres additions peuvent être incorporées : adjuvants, fibres, gravillons [Achoura, 2005]. L’incorporation des gravillons tels que le rapport massique G/S soit inférieur à 0,7 nous permet d’obtenir un béton de sable chargé. Ce type d’ajout vise à augmenter la rigidité du squelette granulaire du béton de sable. [ Zri, 2010] La conception actuelle des bétons de sable, permet leur utilisation pour le remplacement des bétons classiques (de gros granulats) dans certains éléments de structures de bâtiment peu sollicités ; ainsi que pour la fabrication des éléments de remplissages (briques, parpaings, hourdis…). Dans ce cas les questions qui pourraient se poser sont:
– Quelle est la différence entre un béton de sable et un mortier ?
– Quelle est la différence entre un béton de sable et un béton ordinaire ?
On distingue un béton de sable d’un mortier par : la composition (il comporte des additions) ; le dosage en liant (quantité faible) ; la résistance plus élevée et la destination similaire aux usages traditionnels du béton. En terme de composition, il se distingue d’un béton ordinaire par un fort dosage en sable ; l’absence ou le faible dosage en gravillons et l’incorporation d’additions. Mais en termes de résistance et le dosage en ciment, ils sont presque similaires. [Zri, 2010], [Ben Amara, 2002].
Constituants du béton de sable
Les composants rentrant dans la composition du béton de sable sont ceux du béton traditionnel à l’exception des fines d’ajout. Il s’agit donc de composants normalisés.
Sables
Le terme sable englobe tous les granulats 0/D conformes aux définitions des normes P 18- 541[P 18-541, 2007]. Le sable influe selon ses qualités sur les propriétés des bétons ; il participe à la résistance, il donne la cohésion du mélange et il doit être dense provenant de roches chimiquement inertes tels que : les calcaires durs, les granits et les quartzites Suivant leurs grosseurs les sables sont classés en:
➠ sable fin de 0.03 à 0. 315mm
➠ sable moyen de 0.315 à 2mm
➠ sable gros de 2 à 5mm .
Ils peuvent aussi être distingués selon leur origine :
● Sables naturels roulés : Sable de rivière, Sable de mer, Sable de dune, Sable de carrière.
● Sables artificiels : On peut les obtenir Par:
– Broyage de certains déchets.
– Transformation industrielle de l’argile
– Trempe à l’eau et à l’air du laitier de haut fourneau… [Lacroix et al, 1982] .
Ciments
D’après la norme NF EN 197-1[NF EN 197-1, 2001] le ciment est un liant hydraulique, c’est- à-dire un matériau minéral finement moulu qui, gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d’hydratation et qui, après durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau. Dans les bétons de sable, les ciments utilisés doivent être conformes aux normes. Ils peuvent avoir deux rôles essentiels : assurer la résistance du béton et combler les vides entre les grains de sable… [Achoura, 2005] .
Le ciment Portland est fabriqué par cuisson à haute température 1450°C d’un mélange de calcaire et d’argile. Le clinker obtenu est finement broyé et additionné d’une petite quantité de gypse (sulfate de calcium CaSO4). Ce dernier est constitué de quatre phases principales nommées : [Moranville, 1997], [Viallis – Terrisse,2000]
– Silicate tricalcique C3S 3CaO.SiO2 (Alite)
– Silicate bicalcique C2S 2CaO.SiO2 (Belite)
– AIuminate tricalcique C3A3CaO.Al2O3
– Ferroaluminate calcique C4AF4CaO .Al2O3 .Fe2O3 (Célite) .
Et d’autres phases minoritaires. Ces phases ne sont pas pures et contiennent des ions étrangers qui entraînent une altération de leurs structures cristallines. Le ciment est un liant hydraulique qui peut durcir à l’air ou dans l’eau suite aux réactions d’hydratation. La réaction de l’eau avec les quatre phases du ciment forme des hydrates stables qui lui donnent une résistance mécanique aux matériaux cimentaires.
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Table des matières
I)INTRODUCTION
II) GENERALITES
III) METHODOLOGIE
IV) RESULTATS
V) COMMENTAIRES ET DISCUSSION
VI) CONCLUSION
VII) REFERENCES
ANNEXES
RESUME
