Caractérisations géotechniques des granulats de silexite de MBORO

Mémoire de Master de Géosciences
Option : Pétrologie, Métallogénie et Tectonique
Spécialité : Géotechnique

GÉNÉRALITÉS SUR LES GRANULATS

Les granulats sont des matériaux qui sont utilisés pour la confection des bétons hydrauliques, des bétons et enrobés bitumeux, ainsi que pour la réalisation des chaussées routières et des ballasts de voies ferrées, etc.
Les granulats proviennent, soit des matériaux naturels comme les alluvions ou les formations résiduelles, soit du concassage des roches massives (roches éruptives, métamorphiques ou sédimentaires). Les granulats sont définis par des propriétés essentiellement physiques et mécaniques: granularité, forme, état de surface, propreté, altérabilité, résistances mécaniques, affinité pour les liants.
La qualité des granulats est directement conditionnée par la nature pétrographique (composition minéralogique et texture) de la roche et le mode d’élaboration des granulats. Les granulats sont des pondéreux et leur valeur pour le client est directement fonction des coups de transport. Au Sénégal, les granulats utilisés dans le secteur du bâtiment, des travaux publics et des routes (BTP Routes) proviennent du concassage des roches massives (basaltes, marnes, calcaires, grès, quartzites, dolérites) et de l’exploitation des sables et des graveleux latéritiques.
Les régions administratives de Dakar et de Thiès assurent l’essentiel de la production des granulats concassés du pays. L’exploitation des quartzites de Bakel, dans la région administrative de Tambacounda est récente (novembre 2013).
Problèmes posés par la production des granulats concassés : Les problèmes suivants se posent: les coûts d’exploitation élevés : matériels et pièces de rechange pour les stations de concassage, ressources énergétiques importées ;
l’estimation peu fiable des quantités de granulats produits et commercialisés ; La surexploitation des basaltes de Diack ; les problèmes d’environnement (pollution par les poussières, nuisances sonores causées par le trafic des camions, atteinte au paysage).

PRESENTATION DES SILEXITES

Le silexite est une roche sédimentaire siliceuse correspondant à un banc continu de silex. Le silexite est composé essentiellement de quartz, d’hématite et de feldspaths alcalins (Diémé, 1991). Déscription du silexite : Le silexite se présente sous forme de blocs à cœur sombre et à cortex blanc. C’est le cœur qui est le plus souvent présent, le cortex ayant été éliminé ou réduit lors de la fragmentation dynamique des blocs au cours du processus de débourbage (Diémé, 1991).
Minéralogie : L’observation au microscope optique montre 30 à 40 % d’opale et 60 à 70 % de calcédoine. Cette prédominance de la calcédoine dans le silexite s’explique par sa stabilité chimique plus grande que celle de l’opale (Diémé, 1991).
Cristallographie : Par définition la calcédoine est une variété de silice. L’opale est composée de silice hydratée de formule SiO2, nH2O. La teneur en eau est comprise habituellement entre 3 et 9%, elle peut atteindre 20 % suivant les variétés.

Production des granulats de silexites

Les matériaux étudiés sont localisés dans la région de Thiès, notamment à Taïba, et sont constitués de résidus de la mine de phosphate des Industries Chimiques du Sénégal (ICS). Ces silexites sont exploités au niveau de la carrière de Mapathé Ndiouck Entreprises qui jouxte les ICS. Les résidus, appelés cherts, correspondent au refus du criblage par voie hydraulique des formations phosphatées, ce qui explique leur teneur élevée en phosphate (entre 30 et 35 %). La partie fine issue du criblage subit ensuite une flottaison selon le processus de séparation industriel de la mine. Ces cherts n’ont donc subit aucun traitement chimique.
Le tas de silexites dépasse actuellement un million de tonnes et la production de la carrière est de l’ordre de 150 tonnes à l’heure dont 5 % de résidus (AGEROUTE, 2014). Le schéma de production de la carrière de silexites de Mapathé NDIOUCK .Le tout venant de silexites en stock subit un premier criblage qui donne : le résidu primaire appelé ici chert primaire 0/31,5 avec un pourcentage important de fines ; une partie grossière constituée essentiellement de gros blocs qui alimentent les concasseurs de la carrière. La partie grossière issue du premier criblage subit à son tour un deuxième criblage à maille 0/5 qui permet de produire :
un stérile appelé ici chert secondaire 0/5, une partie grossière ensuite élaborée en classes 0/3, 3/8 et 8/16 commercialisées. Le minerai abattu est livré par des camions de 100 tonnes ou dumpers sous forme d’un tout venant de granularité 0/200 mm au niveau du crible n°1 encore appelé scalpeur ou épierreur qui le soumet à des jets d’eau à 20 bars pour séparer les blocs de particules minérales (Sidibé ,1995).
Les blocs de diamètre supérieur à 200 mm sont évacués au niveau des alvéoles d’où ils sont repris par des dumpers pour être disposés en de petits amas dispersés. Le reste des éléments de classe granulaire 0/200 mm poursuit le processus de débourbage jusqu’au crible n°3, d’où après soumission à des jets d’eau de 100 bars, il est scindé en une pulpe minérale (de dimension inférieure à 25 mm) à destination de la station de lavage et en un résidu transporté par un convoyeur à stérile vers un terril.

PRESENTATION DE LA CARRIERE DE SILEXITES DE MBORO

Localisation géographique : En 1862 (Dieng, 1999), les troupes de Pinet-Laprade, ancien gouverneur du Sénégal, remarquèrent le site qui ne comportait alors que quelques hameaux peulhs. En 1936, l’administration coloniale décida d’y installer une station agricole destinée à la production maraîchère et fruitière, et c’est alors que Mboro fut créée. Moyennent quelques avantages matériels, les populations du voisinage furent fortement incitées à venir s’y établir. Mboro est aujourd’hui une petite ville côtière du Nord-Ouest du Sénégal, située sur la partie du littoral appelée la Grande Côte. Au plan administratif, cette localité érigée en commune en 2002 (Décret n° 2002-171 du 21 février 2002) appartient à la région de Thiès et au département de Tivaoune. La ville est située à 25 km à l’Ouest de Tivaoune et à 117 km au Nord de Dakar, avec des coordonnées géographiques 15° 09′ Nord 16° 54′ Ouest et une altitude de 34 m. Le paysage est celui des dunes de sable fin et clair, appelé les Niayes. Lors du recensement de 2002, la population était de 11.809 habitants. En 2007, selon les estimations officielles, Mboro comptait 12.289 personnes. Mboro vit essentiellement de la pêche, du maraîchage, de l’extraction et de la transformation des phosphates de la mine des ICS (Industries Chimiques du Sénégal anciennement Compagnie Sénégalaise des Phosphates de Taïba CSPT).
Sa situation proche de la côte est également propice aux activités touristiques. Pour se rendre à Dakar, il est possible d’emprunter soit la route régionale R70 soit la route nationale RN2, ces deux routes débouchant sur la route nationale RN1 à Sangalkam.
Contexte géologique : Le bassin sénégalo-mauritanien est relativement calme. Seule la partie occidentale (régions du Cap-Vert et de Thiès) a été affectée par des phénomènes tectoniques. La couverture sédimentaire, épaisse à l’Ouest, se compose en grande partie d’une vaste accumulation sableuse et d’un faciès d’altération du Cénozoïque . Cette couverture sédimentaire a servi d’encaissant et de substratum aux laves tertiaires et quaternaires (BA, 2008). Les silexites du Plateau de Thiès se présentent sous forme de rognons ou groupés en passées plus ou moins horizontaux dans les niveaux phosphatés de la région de Taïba. Ces niveaux phosphatés se sont formés à partir du Paléocène pour se développer ensuite à la base de l’Eocène. L’histoire du gisement est divisée en deux grandes étapes : une étape d’accumulation sédimentaire et une étape de transformation des dépôts initiaux (Pannatier, 1995 in Gaye, 1995). Il y a successivement : le dépôt des argiles du mur (attapulgites) à l’Yprésien, le dépôt de la première couche phosphatée à l’Eocène moyen. Ce niveau, associé à une sédimentation carbonatée, comprend les phosphates hétérogènes à la base et les phosphates homogènes au sommet ;
le dépôt des argiles bariolées du toit (associées à des sables, des grès et des silex) au-dessus de la couche phosphatée, à la fin de l’Eocène moyen ;
le dépôt d’une seconde couche phosphatée de l’Eocène supérieur à l’Oligocène inférieur ; de l’Oligocène au Mio-Pliocène, une émersion des couches provoque une forte altération.
Cette altération de type latéritique a provoqué la formation des phosphates alumino-calciques et alumineux sauf en quelques endroits où le dépôt reste intact sous forme de phosphates tricalciques.

Table des matières

INTRODUCTION GENEREALE
PREMIERE PARTIE : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES GRANULATS AU SENEGAL
1-1-Définition
1-2-Problemes posés par la production des granulats concassés
CHAPITRE 2 : PRESENTATION DES SILEXITES
2-1- Définition
2-2- Description
2-3- Minéralogie
2-4- Cristallographie
2-5- Processus de formation
2-6- Production des granulats de silexites
CHAPITRE 3 : PRESENTATION DE LA CARRIERE DE SILEXITE DE MBORO
3-1- Localisation géographique
3-2- Contexte géologique
DEUXIEME PARTIE: ETUDE DES PROPRIETES DES GRANULATS DE SILEXITE
INTRDUCTION
CHAPITRE 1: CARACTERISTIQUES DE FABRICATION
1-1- Classe granulaire
1-2- Analyse granulométrique
1-2-1- Définition et principes de l’essai
1-2-2- Présentation des résultats
1-3- Coefficient d’aplatissement
1-3-1- Définition et principe de l’essai
1-3-2- Présentation des résultats
1-4- Propreté
1-4-1- Définition et principe de l’essai.
1-4-2- Présentation des résultats
CHAPITRE 2 : CARACTERISTQUES INTRINSEQUES
2-1- Caractéristiques physiques et mécaniques
2-1-1- Poids spécifique
2-1-1-1- Définition et principe de l’essai
2-1-1-2- Présentation des résultats
2-1-2- Densité apparente
2-1-2-1- Définition et principe de l’essai
2-1-2-2- Présentation des résultats
2-1-3- Essai d’absorption d’eau
2-1-3-1- Définition et principe de l’essai
2-1-3-2- Présentation des résultats
2-1-4- Essai de micro-Deval
2-1-4-1- Définition et principe de l’essai
2-1-4-2- Présentation des résultats
2-1-5- Essai de Los Angeles
2-1-5-1- Définition et principe de l’essai
2-1-5-2- Présentation des résultats
2-2- Caractéristiques chimiques et diverses
2-2-1- Essai de réactivité
2-2-1-1- Présentation des études antérieurs
2-2-1-2- Présentation des résultats
2-2-2- Friabilité du sable.
2-2-2-1- Définition et principe de l’essai
2-2-2-2- Présentation des résultats
TROISIEME PARTIE : COMPARAISON DES PROPRIETES DES GRANULATS DE SILEXITE, DE BASALTE ET DE CALCAIRE
INTRODUCTION
3-1-Coefficient d’aplatissement
3-2-Coefficient de micro-deval en présence d’eau
3-3-Coefficients de los angeles
CONCLUSION PARTIELLE
CONCLUSION GENERALE ET RECOMMANDATION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES