Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base. Sous la direction de : M. Ismaïla GUEYE M. Raffaele VINAI Présenté par: YACOUB Azibert Mahamat Saleh Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base. Pour l’obtention du diplôme en master d’ingénierie de l’eau et de l’environnement Option : Génie Civil
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Mémoire de fin d’études :
Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.
I
Sous la direction de : M. Ismaïla GUEYE
M. Raffaele VINAI
Présenté par:
YACOUB Azibert Mahamat Saleh
Influence des conditions de mise en œuvre des
composites latérite/ciment sur la durabilité
des couches de base.
Pour l’obtention du diplôme en master d’ingénierie de l’eau et de l’environnement
Option : Génie Civil
Mémoire de fin d’études :
Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des couches de base.
Tableau 1. Resistance des sols traités en ciment 10Tableau 2. Resistance des sols traités en ciment selon CEBTP 10Tableau 3. Elément d'identification du matériau terre 10Tableau 4. Résistance en compression simple après cure 11Tableau 5. Caractéristiques limites des sols stabilisables au ciment 17Tableau 6 Situation des carrières de latérites utilisé 22Tableau 7. Récapitulatif de l'analyse granulométrique 28Tableau 8. Limites d'Atterberg YIMDI 29Tableau 8. Limites d'Atterberg CC3D 29Tableau 10. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment 31Tableau 11. Résultats de l’essai Proctor sur la latérite améliorée au ciment 31Tableau 12. Resistance à la compression simple à 0% de ciment 32Tableau 13. Resistance à la compression simple à 2% de ciment 32Tableau 14 Récapitulatif des essais à la compression simple 33Tableau 16. Teneur en eau avant et après le moulage 35Tableau 17: Notation des critères pour l’épandage des liants 38
LLLiiisssttteee dddeeesss fffiiiggguuurrreeesss
Figure 1. Courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindrique ............................................................................. 11Figure 2. Coupe géologique d’un sol latéritique ................................................................................................... 13Figure 3. Influence du traitement au ciment sur les caractéristiques de latérite (YACOUB, 2010). .................... 19Figure 4. Situation géographique des carrières ..................................................................................................... 22Figure 5. Eprouvettes confectionné et exposé à l'air ............................................................................................ 25Figure 6. Avant imbibition des éprouvettes à l’eau .............................................................................................. 26Figure 7. Limites granulométriques des matériaux stabilisables au ciment selon HRB ....................................... 27Figure 8. Fuseau granulométrique selon UNESCO .............................................................................................. 28Figure 9. Classification des sols fins .................................................................................................................... 29Figure 10. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente .................................................. 30Figure 11. Courbe Proctor en fonction de la teneur en eau et densité apparente .................................................. 31Figure 12. Courbe de la résistance à la compression simple ................................................................................ 33Figure 13.Appareil de poinçonnement à 50kN ..................................................................................................... 34Figure 14. Courbe CBR à 2% et 3% de ciment .................................................................................................... 34Figure 15.Type d’épandeur ................................................................................................................................... 37Figure 16. Indicateur de bord ................................................................................................................................ 38Figure 17. Malaxeur ROTOSTAB 525 ................................................................................................................ 39Figure 18. Type d’arroseur ................................................................................................................................... 40Figure 20. Type de compacteur ............................................................................................................................ 40Figure 20. Épandage du liant en sac ..................................................................................................................... 44Figure 21. Malaxeur ROTOSTAB en exécution .................................................................................................. 45
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RRReeemmmeeerrrccciiieeemmmeeennnttt
Gloire et honneurs soient rendus à Dieu le tout puissant qui nous a protégés durant la période du
mémoire de fin d’études et par la grâce de qui ce rapport a pu être élaboré.
Ce travail ne saurait être une œuvre solitaire. Plusieurs personnes, de près ou de loin, ont contribué à
sa réalisation. Je voudrais ici leur exprimer notre profonde gratitude. Cette gratitude va tout
premièrement à mes encadreurs Mr Ismaïla GUEYE Chef d’UTER Infrastructures et Science de
Matériaux et Mr Raffaele VINAI qui n’ont pas lésiné sur les moyens pour que ce projet soit le plus
concret possible et à l’ensemble du corps professoral, pour les savoirs techniques et professionnels
qu’il m’a dispensé.
Nous tenons a remercié le LNBTP (Laboratoire Nationale de Travaux Publics) pour leur
collaboration et contribution à la réalisation de ce projet de recherche ; ainsi que son personnel
technique.
Nous remercions aussi du fond de cœur :
Tous nos amis et collègues du cycle master auxquels nous réitérons nos gratitudes pour leur soutien et
encouragement continus. Que Dieu leur soutienne aussi dans leur effort.
Tous les étudiants du 2iE qu’ils trouvent aussi leur part.
Toute ma famille respective qui m’adonné toujours sans cesse leur soutien financier, moral et aussi
spirituel. Que la paix et la quiétude leur soit rendu comme récompense.
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AAAVVVAAANNNTTT---PPPRRROOOPPPOOOSSS Construire et entretenir son réseau d’infrastructures, le Burkina Faso puise annuellement des milliers
de tonnes de granulats dans ses réserves naturelles selon le ministère de l’infrastructure. Ce
phénomène n’est pas unique, on le retrouve dans tous les pays du monde. Les impacts sur le milieu
naturel ne sont pas négligeables. Citons entre autres :
la perturbation des écosystèmes sur les sites d’extraction des matériaux;
la réduction des réserves en granulats ;
l’extraction, le transport et la mise en décharge des matériaux impropres à l’utilisation en
technique routière;
les nuisances générées par les transports et les risques induits par le trafic des véhicules ;
Or, il est possible d’atténuer ces impacts tout en réalisant des économies substantielles, en considérant
les matériaux des sites à aménager comme un gisement que l’on peut valoriser par un traitement aux
ciments ou aux liants hydrauliques routiers. Aujourd’hui, l’une des principales filières de valorisation
est le traitement des matériaux naturels en place.
Cette filière présente les avantages suivants :
• Avantages environnementaux: préservation des ressources naturelles en granulats nobles et
réduction de la consommation énergétique et des émissions de gaz en raison de la réduction des
transports de matériaux;
• Avantages économiques : le plus souvent moins chère que les techniques traditionnelles;
La profession, dans son ensemble, a été très tôt sensible a tout mis en œuvre pour optimiser
l’exploitation des ressources naturelles (énergie, matière), limiter ses propres rejets dans
l’environnement, etc.
Comme le traitement des sols en construction routière est une technique parfaitement au point,
qui répond aux besoins actuels et futurs, elle est donc appelée à se développer en travaux de
terrassements et en assises de chaussées. D’où l’intérêt de disposer d’un seul guide rassemblant
l’ensemble des connaissances acquises depuis une trentaine d’années.
Dans ce document, nous avons donc traité tous les aspects techniques relatifs à la technique de
traitement des sols jusqu’à la mise en œuvre et contrôle, et ceci dans les domaines d’assises de
chaussées.
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RRREEESSSUUUMMMEEE Le graveleux latéritique est un matériau de l’altération des roches dans les régions intertropicales. Il
fait partie de la grande famille des latérites dont les conditions de formation sont dues :
o Au climat : alternance de saison pluvieuse et de saison sèche plus ou moins longue, la
pluviométrie et sa répartition, la température qui doit être chaude,
o A la végétation,
o A la géologie : nature de la roche mère,
o A la topographie qui conditionne le drainage.
La combinaison variable de ces différents facteurs crée nécessairement des matériaux à texture,
composition et caractéristiques variables.
Sur le plan géotechnique ce graveleux latéritique est de classe granulaire 0/25 avec des fractions
variables de tailles de particules.
Ce matériau comporter de teneurs en matière organiques faibles (< 1%) et un gonflement faible (<3%)
il est ce pendant sensible à l’imbibition. L’indice de portante CBR du matériau est souvent très en deçà
de la limite de 80% retenu pour la constitution d’une couche de base selon les spécifications.
Le matériau est traité au ciment. La méthode de dimensionnement du matériau traité au ciment est
toujours celle du CBR qui postule la ruine de la chaussée par poinçonnement.
Le traitement des sols est une technique très ancienne, dont l’application tant au niveau des travaux de
terrassement qu’au niveau de la réfection des routes connaît actuellement un essor très important au
niveau international.
Suite aux études de dosage de ciment le meilleur résultat obtenu est celui de 3% de ciment avec une
valeur de CBR de 258% pour un opm CBR de 95% ce pourcentage représente une résistance à la
compression simple de 0,413 MPa. Ces valeurs obtenues répondent aux exigences techniques (norme).
Le traitement au ciment a un certain nombre d’effet :
On constate une réduction de la plasticité du matériau par calcification des fines ;
La résistance à la compression est sensible à l’énergie de compactage, entraine une
augmentation d’énergie de 95% à 100% entraine une augmentation de Rc et CBR de plus de
20%.
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Un des problèmes le plus important est la technique de mise en œuvre de composite avec l’évolution
de technologique des matériels de grand puissance son disposé a exécuté le sol traité.
Quelque recommandation pour avoir une connaissance plus approfondit sur le comportement du
matériau traité :
Nombre d’essai insuffisant ;
Planche d’essai expérimental avec suivi dans le temps sur un tronçon de route pour étudier le
comportement des matériaux sous trafic;
Réalisé sur la litho-stabilisation pour le cas de la carrière de CC3D en vue d’amélioration la
squelette du sol ;
Dans la phase d’exécution il faut insister sur l'homogénéisation des mélanges latérite - ciment
en évitant les traînées de ciment non incorporées dans la latérite, tenir compte de la teneur en
eau optimal recommandé par la courbe Proctor.
MMMOOOTTTSSS---CCCLLLÉÉÉSSS
Le graveleux latéritiques, formulation de ciment, traitement au ciment, technique de mise en œuvre
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ABSTRACT
The gravelly lateritic soil is the result of the deterioration of the rocks in the intertropical areas. It belongs to the brood prop of the grounds as lateritic whose conditions of formation are due:
With the climate: alternation of rainy season and season dries more or less long, pluviometry
and its distribution, the temperature which must be elevate,
With the vegetation,
With geology: nature of the bed rock,
With the topography which conditions the drainage.
The combination of these factors creates of course materials with texture, composition and
characteristics variable.
From the geotechnical point of view gravel lateritic show a size range 0/25 with variable fractions of
sizes of particles.
This material to comprise low contents of matter organic (< 1%) and a weak swelling (<3%) behavior
can be absence being sensitive to the imbibition. The index of bearing CBR of material in on this side
limit of 80% is often much retained for the constitution of a base course according to the
specifications.
The material is treated with cement. The dimensioning method of material treated with cement is
always that of the CBR which postulates the ruin of the roadway by punching.
The soil stabilization is a technique, whose application so much to the level of excavation work as well
as for roads currently very important great strides with the international level.
Following the studies of cement proportioning the best result obtained is that of cement 3% with a
value of CBR of 258% for a CPM CBR of 95% this percentage represents a compressive strength
simple of 0,413 MPa. These values obtained fulfill the technical requirements (standard).
The treatment cement has a certain number of effects:
One notes a reduction of the plasticity of material by calcification of fines;
The compressive strength is sensitive to the energy of compaction, involves an increase in
energy from 95% to 100% involves an increase in Rc and CBR of more than 20%.
One of the problems most important is the technique of implementation of composite with the
development of the materials of large power its laid out carried out the treated ground.
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Some recommendation to have knowledge more deepens on the behavior of treated material:
Insufficient number;
Board of experimental test with follow-up in time on a section of road to study the behavior of
materials under traffic;
Carried out on lithography-stabilization in the case of the career of CC3D for improvement the soil
composition;
In the production run it is necessary to insist on the homogenization of the laterite mixtures -
cement by avoiding the trails of cement nonbuilt-in the latérite, to take optimal account of the water
content recommended by the Proctor curve.
KKKEEEYYY WWWOOORRRDDDSSS
Treatment of gravelly cement; formulation of cement; technique of implementation.
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En Afrique tropicale et équatoriale, les formations latéritiques représentent les plus abondantes
ressources de matériaux «économiquement» disponibles. Elles sont utilisées comme corps de
chaussée. Les raisons en sont : le fait que ces formations affleurent dans la plus grande partie de ces
régions, leurs caractéristiques géo-mécanique et leur exploitabilité plus facile que certaines formations
cristallines (le basalte par exemple, qui est employé comme couche de chaussée).
Au Burkina Faso, il a été observé une augmentation généralisée du niveau du trafic routier et une
rareté des matériaux latéritiques de bonne qualité. Ceci limite la disponibilité de ces matériaux qui sont
très usités dans la réalisation des assises plus précisément la couche de base de la chaussée.
La politique actuelle dans la plupart des pays ayant les problèmes de construction, est la recherche des
solutions techniques et économiques pour satisfaire aux exigences et aux besoins du point de vue
construction.
Pour y remédier, une des solutions est un recours à :
l’amélioration des latérites au ciment afin d’utilisé moins les réserves naturelle ;
faire la litho-stabilisation.
Le traitement des sols aux ciments pour l'exécution des couches d’assise en particulier la couche de
base s'est développée rapidement ces dernières années grâce aux progrès technologiques, à
l’accroissement du trafic et à l'intérêt porté à l'environnement.
La recherche développée au Laboratoire de Génie civil du 2iE et de LNBTP (Laboratoire
Nationale de Travaux Publics) a pour but de mettre en valeur les matériaux locaux, pour leur emploi
dans le domaine de construction.
Cette recherche a pour objectif d’obtenir à partir du dosage un mélange présentant de meilleures
performances géotechniques sur la durabilité des couches de bases.
Les matériaux composites disposent d'atouts importants par rapport aux matériaux traditionnels. Ils
apportent de nombreux avantages fonctionnels : résistance mécanique vis-à-vis de la déformabilité et
chimique, maintenance réduite. Ils permettent d'augmenter la durée de vie de structure grâce à leurs
propriétés mécaniques et chimiques.
La recherche développée au Laboratoire de Génie Civil (L.G.C) du 2iE a pour but de mettre en
valeur les matériaux Locaux, par leur emploi dans le domaine des constructions de façon à conduire à
un habitat économique. Ainsi cette étude sera faite sur ce composite afin de déterminer le pourcentage
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de stabilisant (ciment) favorable à la résistance mécanique et dans le but de diversifier les solutions
techniques à apporter à la réalisation des corps de chaussées.
Il est présenté, dans ce mémoire, les résultats et analyses relatives sur les possibilités d'utilisation des
latérites améliorés au ciment en couches d'assise notamment la couche de base de chaussée de plus il
sera analyser la mise en œuvre de ce composite tout en spécifiant les techniques et les mesures qu’il
faut prendre en compte pour une bonne exécution.
La présente recherche a pour objectif principale d’étudier l’influence des conditions de mise en œuvre des
composites latérite-ciment sur la durabilité des couches de bases.
Le traitement latérite-ciment est axé sur les objectifs suivants :
Etudier le comportement mécanique la durabilité et la sensibilité du sol latéritique cru et du sol
stabilisé ;
L’objectifs secondaire est la vulgarisation de la technique de stabilisation de sols latéritique au
ciment qui consiste à améliorer le sol en place en le mélangeant avec du ciment ;
Le troisième objectif est d’envisager les techniques et les conditions de mise en œuvre.
Le contenu du mémoire englobe les chapitres suivants :
Le premier chapitre est consacré dans un premier temps sur l’état de l’art dans cette partie il sera
présenté quelques constats des auteurs (à titre d’exemple MININ MESSOU) qui a fait de recherche
sur l’amélioration de sol latéritique au ciment sur la couche de base et d’autre recherche qui on été
faite au Nigéria, et ensuite une étude bibliographique. Ensuite une généralité sur la latérite et le liant hydraulique ciment. Dans la généralité sur la latérite
l’accent est mis sur les caractéristiques des latérites. Pour le cas du liant hydraulique ciment un bref
aperçu sera fait sur les actions d’un ciment ; sur les limites d'emploi des sols susceptibles d'être traités et
également sur l’action du ciment sur les sols latéritique ainsi nous apporterons quelques précisions sur le
mode d’utilisation de la latérite dans les travaux publics font l'objet d’une étude bibliographique.
deuxième chapitre est essentiellement consacré sur la caractérisation géotechniques des latérites
crus.
Le troisième chapitre comporte les résultats des essais d'identifications et la présentation des
résultats de sols-ciment.
Le quatrième chapitre décrit les procèdes pour la mise en œuvre, d’identifier quelques techniques de
mise en œuvre de sols-ciment et aussi précisé les matériels utilisé pour ce traitement.
Une conclusion générale et des discussions (recommandation) sur les critères de spécification
technique pour une meilleure optimisation des composite et une meilleur condition de mise en œuvre.
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Le traitement au ciment de graveleux latéritiques pour couche de base est maintenant très
classique et plusieurs études lui ont été consacrées. Des recherches ont été faites à l’université Amhadou
Bello (1995) et Osula (1995) au Nigeria ont montré l'efficacité du ciment comme modificateur pour un
sol latéritique.
Des recherches ont été faites par MENIN Messou (1980) sur le comportement mécanique d’une
couche de base en graveleux latéritique amélioré au ciment : cas des routes de côte d’ivoire faisant
l’objet de son thèse. Quelques constants on été faites ; le traitement au ciment a un certain nombre
d’effets :
Une réduction de la plasticité du matériau par la calcification des fines ;
Augmentation des teneurs en eau de moulage supérieur à l’optimum (Wopt + 2%) qui n’affect pas
de manière sensible la portance ;
Augmentation de la résistance à la compression et à la traction sont très sensible à l’énergie de
compactage, une augmentation d’énergie de 95 à 100% de l’omp entraine une augmentation de Rc
et CBR de plus de 30%.
Augmentation du retrait en conditions locales qui peut créer des micro-fissures au contact pate-
grain.
La résistance à la compression et à la traction croit avec l’âge. A 7 jours Rc atteint 46% de sa
valeur à 90 jours, cette valeur obtenue pour les matériaux utilisée est de l’ordre de 40 bars. La Rt
est faible de l’ordre de 2 bars pour 4% de ciment et 90 jours.
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Etant une recherche qui a été réalisé par des chercheurs nous ne faisons que refaire en apportant une
amélioration au ciment tout en variant le pourcentage de poids en ciment.
En cote d’ivoire avant l’avènement du manuel pour les chaussées dans les pays tropicaux en 1972 du
C.E.B.T.P., le CBR minimum exigé après 4 jours d’imbibition en laboratoire est de 200 (sols-ciment).
Les critères communément retenu sur les sols traités au ciment en fonction du trafic et de la
couche sont :
Couche Resistance à la compression à 7 jours de cure kg/cm²
CBR 4 jours eau Gonflement
Perte en poids dans l’essai, humidification séchage en %
Fondation en base pour un trafic léger (100 - 200)
7-14 50 -150 2 10
Base pour un trafic lourd (100 - 800) 14-56 200 - 600 2 14
Tableau 1. Resistance des sols traités en ciment
Recommandation du manuel de Dimensionnement de chaussées pour les Pays Tropicaux du CEBTP dans
le cas des graves latéritiques traités au ciment. Sont montrées au tableau 2.
Couche Resistance à la compression 7 jours de cure kg/cm²
CBR 3 jours air +4 jours eau
Fondation 5 – 10 70 – 100 Base 15 - 25 160 – 200
Tableau 2. Resistance des sols traités en ciment selon CEBTP
A. Hakimi et al. (1998) ont réalisé des essais de compactage statique sur éprouvettes cylindrique.
Tableau 3. Elément d'identification du matériau terre
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de base.
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Figure 1. Courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindrique
(Fc ; 20bars) à gauche et (Fc ; 50bars)
On observe une baisse de la densité avec l’accroissement du pourcentage de ciment.
• Les paramètres de fabrication
Les paramètres de fabrication de chaque série d'éprouvettes définie précédemment, à savoir la teneur en
eau optimale de compactage statique (Wocs) et la densité sèche maximale (γdi), sont déduits des
courbes d'optimisation sur éprouvettes cylindriques de fig. 2 représentant les résultats des 6 essais de
compactage statique réalisé avec le matériau terre identifié au tableau 3, et mélangé successivement aux
quantité de ciment correspondant aux taux arrêtés précédemment.
• Résultat de résistance en compression simple après cure des séries extrêmes E (20, 4%)
Un échantillon de 5 éprouvettes identiques de la série minimale E (20 ; 4 %), âgés de 21 jours et ayant
subi la cure définie précédemment, a fait l'objet d'un essai de compression dont les résultats sont
consigné dans le Tableau 4.
Tableau 4. Résistance en compression simple après cure
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II.. CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess ssoollss llaattéérriittiiqquueess Suggéré par Buchanan (1807) le nom latérite provient du mot latin later qui signifie brique.
Le nom latérite a fait l’objet de plusieurs définitions. En pédologie par exemple le terme latérite, trop
général, est remplacé par des dénominations multiples qui reflètent la spécifié des sols : sols
fersiallitiques, ferrugineux ou ferralitiques.
D’après Mukerji la définition citée dans le traité de construction en terre (Hugo Houben, Hubert
Guillaud) : “Les latérites sont des terres très altérées, qui contiennent des proportions importantes mais
très variables d’oxydes de fer et d’aluminium, ainsi que de l’oxyde de silice (quartz) et d’autres
minéraux.
Le sens large désigne l'ensemble des matériaux, meubles ou indurés, Les sols latéritiques utilisables en
Techniques routières sont les graveleux latéritiques ; le graveleux latéritique tel qu’il a été défini est
géotechniquement un sol meuble de classe granulaire 0/20 à 0/40 comportant de 10 à 35% de fines
passant au tamis de 80 µm et un « squelette » (refus sur le tamis de 2mm) de 20 à 60% .
On trouve des latérites surtout en domaine intertropical. Elles recouvrent 33% des continents.
II..11 MMaattéérriiaauuxx àà ll''oorriiggiinnee ddeess llaattéérriitteess Une latérite peut se former à partir de n'importe quel type de roche, mais seulement si le climat est
tropical sur une période prolongée.
II..22 CCaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess llaattéérriitteess L'altération des roches à l'origine des sols latéritiques donne lieu à la création de complexes d'altération
de deux formes :
• Argiles : les argiles formées dépendent du taux de lessivage subi par la roche
• Oxydes de fer et d'aluminium
Les latérites présentent plusieurs traits caractéristiques sur le plan morphologique, chimique et
minéralogique.
Un profil d'altération typique des massifs latéritiques contient les grands ensembles suivants (du haut
vers le bas du profil d'altération) voir figure 2:
• Cuirasse et carapace : formation massive à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, kaolinite
• Formation tachetée : formation nodulaire à oxydes de fer et d'aluminium, quartz, kaolinite
• Saprolite fine ou lithomarge : zone saturée d'eau à quartz, marquée par la dominance des
minéraux secondaires d'altération
• Saprolite grossière ou arène : formation dominée par la nature de la roche mère, possédant des
fragments de roche et des minéraux primaires en grains séparés
• Roche mère silico-alumineuse
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Plus on se trouve haut dans le profil, plus le taux d'altération chimique est élevé et plus la présence
d'argiles est marquée. Les épaisseurs ont des tailles variables, et peuvent aussi bien être de quelques
mètres que supérieures à 100 mètres.
Figure 2. Coupe géologique d’un sol latéritique B1 - Cuirasse compacte, rocheuse, vacuolaire, épaisse de 30 à 70cm
B - Argile latéritique de couleur rouge jaune au rouge vif dans laquelle la teneur SiO2/Al2O3
augmente progressivement depuis 0,6 au sommet jusqu'à la base épaisse de 70à 150 cm, ce qui indique
l'augmentation et la prédominance de l'argile (sillicate d'alumine) sur les hydroxydes.
C – Granite-roche mère cette roche et surtout les gravillons constituent un excellent matériau d'empierrement.
II..33 PPrroocceessssuuss dd''aallttéérraattiioonn ggééoocchhiimmiiqquuee Le mécanisme chimique mis en jeu dans l'altération des roches saines donnant des latérites est
l'hydrolyse totale. Une réaction engendre la destruction de tous les minéraux primaires et la libération de
leurs constituants, l'élimination des cations essentiels et d'une partie de Silice(Si), ainsi qu'une
insolubilisassions et une accumulation relative des hydroxydes d'Aluminium et Fer influent sur cette
réaction la valeur locale du pH et le drainage local, ainsi que le temps d'exposition.
Ces travaux de laboratoire effectué à Ouagadougou au Laboratoire Nationale de Bâtiment et de
Travaux Publics (LNBTP) du Burkina-Faso et au laboratoire de Génie Civil du 2iE (LGC) ; dans
cette phase une Caractérisation de la latérite crue doit être faite pour une identification complète.
Les échantillons prélevés sur le terrain ont été soumis aux essais de laboratoire afin de déterminer leurs caractéristiques géotechniques. Il s’agit, entre autre, de :
• essais d’identification (analyse granulométrique et limites d’Atterberg) ;
• essais de portance (Proctor modifié et CBR) ;
• le poids spécifique et la densité apparente du gravier et du sable ;
• teneur en matière organique.
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Le sol latéritique utilisé a été collecté dans le domaine de gouvernement tout au autour de
Ouagadougou l’une de deux(2) carrière est exploitées par l’entreprise dénommé CC3D fig.5. Ce
carrière est située l’axe Ouagadougou- Pabré et la deuxième est celle de YIMDI. Cette dernière
carrière se trouve à 19km environ de Ouagadougou sur route nationale 1 (N1) plus précisément
dans le département de TANGHIN – DASSOURI sur la route Bobo Dioulasso. Les coordonnées
géographiques des carrières pris par GPS sont représentées dans le tableau 6 ci-dessous :
Carrière Notation Coordonnées Observation 1ére Carrière CC3D 12°28'53,6" N 1°33'17,2"O Carrière en exploitation 2éme Carrière YIMDI 12°18'2.73"N 1°39'11.30"O Carrière en exploitation Tableau 6 Situation des carrières de latérites utilisé
Figure 4. Situation géographique des carrières
CC3D
YIMDI
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Les engins le plus fréquemment préconisés sont les compacteurs à pneus lourds P2, P3 et les
vibrants de moyenne à forte puissance V3, V4 et V5.
Limitation de l’épaisseur à compacter
L’impératif d’une compacité suffisante en fond de couche conduit à limiter l’épaisseur
compactable à 40 cm.
Compactage en deux étapes
Un compactage partiel, correspondant à 70 - 80 % de l’énergie nécessaire pour atteindre q3, soit
environ 95 % de la compacité finale, est exécuté après régalage, préréglage et malaxage. Le
compactage final intervient immédiatement après le réglage fin.
Nécessité d’achever le compactage dans le délai de maniabilité
L’ensemble du compactage doit impérativement être terminé avant l’expiration du délai de
maniabilité.
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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CCOONNCCLLUUSSIIOONN GGEENNEERRAALLEE Les études au laboratoire ont permis d'apprécier les possibilités d'utilisation de latérite
traitée au ciment en corps de chaussées notamment en couche de base. Le comportement
mécanique du sol latéritique à l’état naturelle ne réponde pas à la norme (valeur de CBR<80%)
donc nous nous sommes procédé a l’amélioration au ciment à 2 et 3% de poids en ciment ; le
traitement de la couche de base à 3% de ciment en poids est meilleure.
Pendant la mise en œuvre le choix d'un indice CBR au moins égale à 160 est basé sur le
fait qu'une couche de base après sa mise en œuvre doit avoir un CBR au moins égal à 80%. Les
mélanges étant réalisés dans des conditions souvent mieux contrôlées au laboratoire qu'au
chantier, il convient d'affecter les résultats obtenus sur le chantier d'un coefficient de sécurité.
Selon Liautaud (1975), en prenant une valeur de coefficient de sécurité égale à 2, on espère
obtenir sur le chantier un CBR de 80%. En plus, vue les résultats obtenus sur les essais Proctor,
CBR et Rc qui sont conformes à 100% avec le pourcentage optimum de 3% en poids, la méthode
adapté est celui d'amélioration de la couche de base en latérite crue à 3% de ciment en poids avec
la teneur en eau optimal (ω opm. 12%) pour l’échantillon.
Le retour d’expérience concernant les assises de chaussée en sols traités est encore limité. Le
bilan à ce jour est généralement positif, mais certains points s’avèrent sensibles : tenue à l’eau et,
surtout, tenue des interfaces. Des progrès sont nécessaires pour garantir leur bon comportement.
En tout état de cause, il convient de respecter strictement les limites d’emploi préconisées, en
particulier, en terme de trafic admissible.
Globalement, le traitement de sol est économiquement compétitif dans de nombreux cas. Il
présente, de plus, de grands avantages vis-à-vis du développement durable: préservation des
ressources et d’espaces naturels, diminution des transports et économie d’énergie.
Un sol de qualité moyenne bien compacté aura une meilleure tenue qu’un sol de bonne qualité
dont le compactage a été négligé. D’une manière générale la mise en œuvre est une phase
critique surtout pour le matériau de par sa formation a un comportement complexe et varié. Si la
mise en œuvre est mal suivie cela a une incidence non négligeable sur la qualité de la couche et
finalement sur celle de la route car cette qualité dépend de la qualité de chacune des couches qui
la compose.
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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RREECCOOMMMMAANNDDAATTIIOONN
La composite latérite ciment, de par ses performances physiques et mécaniques, satisfait aux
spécifications techniques pour la réalisation du corps de chaussée.
Il est nécessaire de:
la reproduire les essais ;
à la réalisation des essais de traction;
Faire la litho-stabilisation pour le cas de la carrière de CC3D en vue d’amélioration le
squelette du sol ; faire une étude sur le traitement à la chaux car le traitement à la chaux
permet de diminuer à court terme la teneur en eau des sols plastiques, de neutraliser et
floculer les argiles. Il s’ensuit une diminution de l’indice de plasticité (Ip), une
augmentation de l’Indice Portant Immédiat (cas des sols trop humide) et un aplatissement
de la courbe Proctor.
Afin de validé les études faite au labo il est souhaitable de faire une planche d'essais
expérimentale sur un tronçon donnée et puis aménagée pour recevoir une bande traitées au
pourcentage de ciment obtenu comme favorable d’après CBR pour étudier le comportement
des matériaux sous trafic.
Analyse de cycle de vie pour déterminer les aspects environnementaux de cette méthode
(ciment et ses implications environnementaux)
Les critères de spécifications techniques sont discutables pour plusieurs raisons :
Les normes et les recommandations techniques ne sont pas harmonisées et unifiées donc les
connaissances peuvent être bien vulgarisées parmi les acteurs BTP.
On peut avoir un mélange granulaire optimal avec une courbe granulométrique très bien
étalée mais qui sort ou qui n'entre pas parfaitement dans le fuseau de spécification. Ceci
démontre clairement les limites du fuseau.
Dans la phase d’exécution il faut insister sur l'homogénéisation des mélanges latérite -
ciment en évitant les traînées de ciment non incorporées dans la latérite, tenir compte de la
teneur en eau optimal recommandé par la courbe Proctor
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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BBBiiibbbllliiiooogggrrraaappphhhiiieee
111eeerrr... DDDooocccuuummmeeennntttsss dddeee rrréééfffééérrreeennnccceeesss eeettt ttteeeccchhhnnniiiqqquuueeesss MENIN MESSOU, 1980 - Comportement mécanique d’une couche de base en graveleux
latéritiques améliorés au ciment : cas des routes en cote d’ivoire.
R. MAIGNIEN, 1964 – Compte rendu des recherches sur les latérites (U.N.E.S.C.O.) ;
R. Dupain et J.-C ; Saint – Arroman, 2009 – Granulats, Sols, Ciment et Bétons.
Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des
remblais et des couches de forme (GTS), guide technique SETRA-LCPC, janvier 2000.
Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques – Application à la réalisation des
assises de chaussées, guide technique CFTR, septembre 2007.
Manuel de conception des plates-formes autoroutières, SCETAUROUTE, 1998.
Manuel de conception des chaussées d’autoroutes, SCETAUROUTE, 2005.
Les routes en zones tropicales et désertiques - Tome II : Études techniques et construction,
BCEOM-CEBTP, 1991.
Manuel de conception des chaussées neuves à faible trafic, LCPC-SETRA, juillet 1981.
Conception et dimensionnement des structures de chaussée, Guide technique SETRA-LCPC,
décembre 1994 ;
A comparative evaluation of cement and lime modification of laterite D .O.A. Osula;
Ahmadu Bello University, Zaria,1995
222eee... ttteeexxxttteeesss nnnooorrrmmmaaatttiiifffsss NF EN 14227 : Mélanges traités aux liants hydrauliques –Spécifications ; Partie 10 : sol traité au
ciment.
NF P 94-050. Sols – Reconnaissance et essais – Détermination de la teneur en eau pondérale des
matériaux – Méthode par étuvage.
NF P 94-051 Sols – Reconnaissance et essais – Détermination des limites d’Atterberg – Limite
de liquidité à la coupelle – Limite de plasticité au rouleau.
NF EN 933-9. Essais pour déterminer les caractéristiques géotechniques des granulats – Parie 9:
Qualification des fines. Essai au bleu de méthylène.
NF P 94-056. Sols– Reconnaissance et essais – Analyse granulométrique – Méthode par
tamisage à sec après lavage ;
NF P 94-078Sols – Reconnaissance et essais – Indice CBR après immersion – Indice
CBR immédiat –Indice Partant immédiat –Mesure sur échantillon compacté dans le moule CBR ;
NF P 94-093Sols – Reconnaissance et essai de compactage Proctor – Détermination des
références de compactage d’un matériau – Essai Proctor modifié.
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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NF P 94-118. Chaussée – Terrassements – Exécution des terrassements –
Constituants – Composition des mélanges et formulation – Exécution et contrôle.
NF P 98-701. Matériels pour la construction des routes – Centrales de traitement de matériaux –
Terminologie et performances.
NF P 98-732-1. Matériels de construction et d’entretien des routes – Fabrication des
NF P 98-744-1. Matériels de construction et d’entretien des routes – Calibrage et vérification des
réglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matériaux – Partie 1:
Débitmètre de bande pour courroie transporteuse.
NF P 98-744-5 Matériels de construction et d’entretien des routes – Calibrage et vérification des
réglages sur chantier des doseurs continus des centrales de production de matériaux – Partie 5:
Doseur pondéral à pulvérulent– Essai par pesée matière.
NF EN 197-1 Ciment – Partie 1: Composition, spécification et critères de conformité des
ciments courants.
[LCPC et SETRA, 1983] Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA). Réalisation des assises
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
Nombre de coups N 14 21 27 35 Annexe 2.Limite d’Atterberg CC3D
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
couches de base.
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Annexe 3. Relation N-ω : droite dans un diagramme semi-log.
3. Poids spécifique
N° éch Poids sec matériaux (g)
Volume d'eau distillé ajouté (cm3)
Pression finale (P') cuve échantillon + chambres (mWs) Valeur
Vlu (cm3)
ys(KN/m3)
1ère 2ième 3ième moyenne
CC3D 800 g 347 cm3 7,85 7,85 7,85 7,85 609 cm3 30,5KN/m3 Annexe 4. Poids spécifique pou la Carrière CC3D
4. Essai au bleue de méthylène
Désignations Horison n°1 Horison n°2
(Epaisseur …. à …. m) (Epaisseur …. à …. m) IDENTIFICATION ECHANTILLON Dmax échantillon (en mm) 5 mm 5 mm Masse sec du prélèvement (en g) 120,0 g Masse sec passant le tamis de 5 mm (en g) 120,0 g -> Coefficient pondérale C fraction 0/5 100,0% TENEUR EN EAU (prise n°2) Poids humide prise n°2 (en g) Poids sec prise n°2 (en g) -> Teneur en eau ω du matériau
VALEUR AU BLEU VBS (prise n°1) Masse sec 0/5 mm introduite en solution (en g) 120,0 g Volume de bleu introduit (en cm3) 65 cm3 -> Valeur de Bleu 0,5
5. Proctor modifié : détermination de l’optimum
4.1 Laterite crue
40%
42%
44%
46%
48%
50%
10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40
ω e
n %
Nombre de coups N (échelle log(N))
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des
Nombre de coups N 16 23 27 37 Annexe 6. Limite d’Atterberg YIMDI
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couches de base.
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Annexe 7. Relation N-ω : droite dans un diagramme semi-log.
3. Poids spécifique
N° éch Poids sec matériaux
(g)
Volume d'eau
distillé ajouté (cm3)
Pression finale (P') cuve échantillon + chambres (mWs) Valeur Vlu
(cm3)
ys(KN/m3) 1ère 2ième 3ième moyenne
CC3D 889,96 g 380,94 9,05 8,80 8,60 8,82 684 cm3 29,4KN/m3 Annexe 8. Poids spécifique Carrière YIMDI
4. essai au bleue de méthylène
Désignations Horison n°1 Horison n°2
(Epaisseur …. à …. m) (Epaisseur …. à …. m) IDENTIFICATION ECHANTILLON Dmax échantillon (en mm) 5 mm 5 mm Masse sec du prélèvement (en g) 60,0 g Masse sec passant le tamis de 5 mm (en g) 120,0 g -> Coefficient pondérale C fraction 0/5 200,0% TENEUR EN EAU (prise n°2) Poids humide prise n°2 (en g) Poids sec prise n°2 (en g) -> Teneur en eau ω du matériau
VALEUR AU BLEU VBS (prise n°1) Masse sec 0/5 mm introduite en solution (en g) 60,0 g Volume de bleu introduit (en cm3) 175 cm3 -> Valeur de Bleu 5,8
5. L’optimum de proctor pour YIMDI
55%
60%
65%
70%
15 20 25 30 35 40
ω e
n %
Nombre de coups N (échelle log(N))
Mémoire de fin d’études : Influence des conditions de mise en œuvre des composites latérite/ciment sur la durabilité des