Eléments porteurs des bâtiments armés avec le rônier
GENERALITES SUR LA CONSTRUCTION EN TERRE CRUE
La terre
Le sol est la fraction solide de la sphère terrestre. A la surface du sol, la terre est un matériau meuble, d’épaisseur variable, qui supporte les êtres vivants et leurs ouvrages et où poussent les végétaux. La terre est formée à partir d’une roche mère par des processus très lents de dégradation et par des mécanismes très complexes de migration de particules. Il en résulte une infinité de sortes de terres ayant des caractéristiques variées. La terre végétale ou sol des agronomes, riche en matière organique, surmonte la roche mère, plus ou moins altérée. Lorsqu’ils sont meubles et contiennent peu de matière organique, les niveaux superficiels des sols sont utilisables pour la construction en terre crue (HOUBEN et GUILLAUD, 2006). Ces différentes couches de sols sont décrites dans la figure I.1 par (HAMARD et al., 2018). Les couches de terre utilisables pour la construction en terre crue y sont précisées.
La composition granulaire de la terre
La terre est constituée d’un mélange en proportions variables de quatre sortes d’éléments : les graviers (5-20 mm), les sables (0.063-5 mm), les limons (2 μm-0.063 mm) et les argiles (< 2 μm). On considère souvent que la terre est composée de matériaux « inertes » (graviers, sables) et de matériaux « actifs » (silts, argiles), les premiers jouant un rôle de squelette granulaire et les seconds assurant celui de liant comme la pâte de ciment dans le cas des bétons (HOUBEN et GUILLAUD, 2006). Les proportions des éléments constituant les terres vont déterminer leurs comportements et leurs propriétés. Par exemple, certaines terres contenant certaines argiles (smectites notamment) vont changer de volume lorsqu’elles sont soumises à des variations d’humidité, d’autres non. On considérera certaines argiles comme stables et d’autres non. Cette notion de stabilité, c’est-à-dire l’aptitude à supporter les alternances d’humidité et de sécheresse Chapitre 1 : Revue Bibliographique 25 sans variations des propriétés, est fondamentale pour un matériau de construction (TAALLAH, 2014). Vu l’importance des argiles comme liant dans la fabrication des matériaux en terre crue, et pour pouvoir analyser les mécanismes responsables des modifications qui apparaissent dans le sol traité, il est utile de rappeler certaines propriétés physico-chimiques des argiles.
Les argiles
Le terme argile désigne un mélange de minéraux argileux associés à d’autres minéraux (feldspaths, quartz, etc.) ainsi que des impuretés (oxyde de fer, titane etc.). L’argile à l’état naturel est rarement composée d’un seul minéral. Ainsi, elle correspond souvent à un mélange de phyllosilicates, l’argile majoritaire lui donnera alors son nom. Il y a, de plus, de nombreux minéraux associés comme les carbonates (dolomite, diobertite, calcite, aragonite…), la silice (quartz, cristobalite, tridymite), des oxydes et hydroxydes d’aluminium (corindon, gibbsite, diaspore,…) ou encore des minéraux ferrifères (lepidocrocite, maghemite…).
La terre de barre au Bénin
Une des terres utilisées dans ce travail de recherche provient du Bénin. C’est une terre appelée « Terre de barre » qui se localise entre 6’20’ et 7’20’ de latitude nord puis 1’40’ de longitude Est et couvre une superficie d’environ 10.500 km2 . Elle est développée sur les sept plateaux du sud Bénin (plateau de Kétou, Zangnanado, Abomey, Aplahou, Porto-Novo, Allada et Bopa) (figure I.2). Ces sols sont ferralitiques rouges profonds et perméables, issus d’une altération poussée du continental terminal. Ils sont sablo-limoneux en surface et argilo-sableux en profondeur. Leur fertilité est essentiellement due à leur teneur en matière organique. La terre de barre du sud Bénin décrite par VOLKOFF et WILLAIME (1976) et présentant les caractéristiques granulométriques suivantes: 15,3% d’argile, 5,4% de limon et 77,3% de sable. De plus, sa teneur en azote totale est dd 0,05% avec une teneur en matière organique de 2,64%. La somme totale des bases échangeables est de 2,44 még/l00 g et la capacité d’échange cationique égale à 4,4
Table des matières
DEDICACE
REMERCIEMENTS
RESUME
ABSTRACT
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre 1: REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1. GENERALITES SUR LA CONSTRUCTION EN TERRE CRUE
1.1. La terre
1.1.1. Définition
1.1.2. La composition granulaire de la terre
1.1.3. Les argiles
1.1.4. La terre de barre au Bénin
1.2. Les techniques de construction en terre crue
1.2.1. Les blocs de terre
1.2.2. Le torchis, la bauge et le pisé
1.2.3. Le béton de terre ou la terre coulée
1.3. Amélioration de la consistance des produits en terre crue
2. AMELIORATION DES PROPRIETES DE LA TERRE CRUE PAR DES FIBRES VEGETALES
2.1. Les caractéristiques chimiques des fibres végétales
2.2. Avantages et inconvénients du renfort par des fibres végétales
2.3. Amélioration des propriétés mécaniques des matériaux en terre crue par des fibres végétales
2.4. La paille de riz
2.4.1. Description de la plante
2.4.2. Usage du riz
2.4.3. Potentialités des rizicoles du Bénin
3. LES CONSTRUCTION TERRE-BOIS DE RÔNIER
3.1. Le palmier rônier
3.2. Les caractéristiques du bois rônier
3.2.1. L’anatomie du bois rônier
3.2.2. Les propriétés chimiques, mécaniques et thermiques du rônier.
3.3. Utilisation du rônier dans les constructions
4. SYNTHESE ET PRESENTATION DE LA PROBLEMATIQUE DE LA THESE
4.1. La construction en terre crue aujourd’hui
4.2. Améliorations envisagées sur le matériau terre et le dispositif constructif
4.2.1. Composite terre, paille de riz et décoction de Parkia biglobosa (Néré)
4.2.2. Planchers poutrelles et entrevous en terre crue
4.3. Programme de recherche de la thèse
5. REFERENCES
Chapitre 2 : CARACTERISTIQUES DES MATIERES PREMIERES
1. MATERIAUX
1.1. Les terres
1.1.1. La terre de barre (Bénin)
1.1.2. La terre de Bouisset (France
1.2. Les fibres végétales : la paille de riz
1.3. Les plastifiants : la décoction de néré et l’Hexamétaphosphate de sodium
1.4. Armatures en bois
2. PROCEDURES
2.1. Caractérisation géotechnique des terres
2.1.1. Granulométrie par tamisage
2.1.2. Sédimentométrie
2.1.3. Limites d’Atterberg
2.1.4. Valeur au bleu
2.2. Caractérisation chimique et minéralogique
2.2.1. Composition chimique par ICP-AES
2.2.2. Diffraction des Rayons X (DRX)
2.2.3. Analyse Thermogravimétrique (ATG)
2.3. Caractérisation physique et morphologique de la paille de riz
2.3.1. Masse volumique apparente et la conductivité thermique
2.3.2. Mesure d’absorption d’eau
2.3.3. Vidéomicroscopie
2.3.4. Microscope Electronique à Balayage (MEB)
2.4. Caractérisation physique et mécanique des éprouvettes de bois
2.4.1. Masse volumique et humidité
2.4.2. Dureté
2.4.3. Résistance en compression
2.4.4. Résistance en flexion
3. CARACTERISTIQUES DES TERRES
3.1. Caractéristiques géotechniques des terres
3.1.1. La terre de l’UAC
3.1.2 La terre de Bouisset
3.2. Caractéristiques chimique et minéralogique des terres
3.2.1 Composition chimique des terres
1.2.2 Diffraction des Rayons X
3.2.3 Analyse Thermogravimétrique (ATG)
4. CARACTERISTIQUES DES TIGES DE PAILLE DE RIZ
4.1. Masse volumique apparente et conductivité thermique des fibres
4.2. Absorption d’eau des fibres
4.3. Analyse morphologique des fibres
4.4. Analyse chimique et minéralogique des tiges de paille de riz
5. CARACTERISTIQUES DES BOIS
5.1. Masse volumique et humidité
5.2. Dureté
5.3. Résistance en compression
5.3. Résistance en flexion
6. CONCLUSION
7. REFERENCES
Chapitre 3 : ETUDE DES ENTREVOUS EN COMPOSITE TERRE – PAILLE DE RIZ
1. COMPOSITE TERRE – PAILLE DE RIZ
1.1. Matériaux et procédures
1.1.1. Compositions des mélanges étudiés
1.1.2. Procédures
1.2. Résultats et discussions
1.2.1. Essais Proctor et compositions des mélanges étudiés
1.2.2. Résistances en compression
1.2.3. Essais de durabilité : abrasion et érosion
1.2.4. Conductivité thermique
2. ETUDE DES ENTREVOUS FABRIQUES EN COMPOSITE TERRE – PAILLE
2.1. Présentation des différents types d’entrevous
2.2. Fabrication des entrevous à base de composite terre-paille de riz
2.3. Procédures d’essais sur les entrevous
2.3.1. Mesures des dimensions des entrevous
2.3.2. Essai de poinçonnement-flexion sur les entrevous
2.3.3. Essai de compression longitudinale
2.4. Résultats et discussions
2.4.1. Dimensions des entrevous
2.4.2. Résistance au poinçonnement-flexion
2.4.3. Résistance en compression longitudinale
3. CONCLUSION
4. REFERENCES
Chapitre 4 : ETUDE DES POUTRES EN BETON DE TERRE ARME DE BOIS
1. MATERIAUX ET PROCEDURES
1.1. Les matériaux
1.1.1. Les constituants du béton de terre et les armatures en bois
1.1.2. Formulation des bétons de terre
1.1.2. Présentation des différents éléments de béton de terre armé de bois testés
1.2. Les procédures
1.2.1. Malaxage, préparation des éprouvettes et essais sur béton de terre à l’état frais
1.2.2. Préparation et coulage des éléments de béton de terre armé de bois
1.2.3. Essai de compression sur les bétons de terre
1.2.4. Essais d’adhérence bois/béton de terre
1.2.5. Essai de flexion 4 points sur poutres de béton de terre armé de bois
2. CARACTERISATION DES BETONS DE TERRE A L’ETAT FRAIS ET DURCI
2.1. Caractéristique à l’état frais
2.2 Caractéristiques à l’état durci
3. ADHERENCE BOIS/BETON DE TERRE
4. FLEXION 4 POINTS DES POUTRES DE BETON DE TERRE ARME DE BOIS
4.1. Comportement théorique de poutres en béton armé sollicitées en flexion 4 points
4.1.1 Sollicitations dans les poutres en flexion 4 points
4.1.2. Modes de rupture des poutres sollicitées en flexion 4 points
4.2. Modes de rupture des poutres de béton de terre armé testées
4.2.1. Poutres non armées
4.2.2. Poutres avec armatures lisses et libres aux extrémités
4.2.3. Poutres avec armatures crénelées ou perforées et libres aux extrémités
4.2.4. Poutres avec armatures lisses et bloquées aux extrémité
4.3. Courbes effort flèche des poutres étudiées 149
4.3.1. Analyse qualitative globale des courbes effort-déformation
4.3.2. Poutres non armées
4.3.3. Poutres avec armatures en pin (lisses, crénelées et trouées) non bloquées
4.3.4. Poutres avec armatures en pin lisses et de rônier lisses non bloquées
4.3.5. Poutres avec des armatures en pin lisses et en rônier lisses bloquées aux extrémités
5. CONCLUSION
6. REFERENCES
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
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