OPTIMISATION DES FINES DES SABLES FILLERISES DE CALCAIRE ET DE BASALTE

Les sables 

Les sables sont des granulats pour lesquels la dimension la plus grande (D) est inférieure ou égale à 6,3 mm et dont la dimension la plus petite (d) est égale à 0 (Norme NFP 18 101) En construction de bâtiments et de travaux publics, les sables roulés et les sables concassés sont les plus utilisés au Sénégal. 10 Les sables roulés sont des roches sédimentaires meubles et sont généralement des produits de la décomposition de roches massives par l’érosion en particuliers du granite (arène granitique). Au Sénégal, cette ressource est très abondante. En effet, les sables roulés recouvrent 70% du territoire national et leurs réserves sont dites “inépuisables“. Parmi les sables roulés, on distingue les sables alluvionnaires des fleuves Sénégal et Gambie, les sables de dune dans l’arrière-pays, les sables de plage le long du littoral qui s’étendent de la région de Dakar à Saint Louis. L’exploitation du sable de plage le long du littoral est formellement interdite par le décret n°79-880 du 25/09/1979 du fait de sa participation à la dégradation du littoral. Cependant une dérogation permettant de continuer l’exploitation de ces sables uniquement dans la carrière publique de Mbeubeuss a été faite par arrêté n°3266/MDIA du 21 mars 1985. Cette sablière assurait une production annuelle de 1200000 m3 de sables et a été définitivement fermée en 2009. Les sables concassés, produits résiduels du broyage, du concassage et du criblage de roches massives sont également très prisés dans les différents secteurs du B.T.P. 

Les sables de dune 

Les dunes sableuses constituent l’un des ensembles géomorphologiques les plus remarquables et les plus répandus dans le bassin sénégalo-mauritanien. Leur mise en place date du Quaternaire et résulte de l’effet conjugué des facteurs climatiques et de la dérive littorale. Ils alternent avec des dépressions longitudinales grossièrement orientées NE-SW appelées Niayes. Leur datation est très difficile à cause de l’absence de fossiles. Selon l’origine du matériel et les conditions climatiques qui ont prévalu au moment de sa mise en place, on distingue trois systèmes dunaires :  Les dunes rouges ou dunes Ogoliennes : 11 Elles occupent la partie orientale et constituent un prolongement d’un ensemble très étendu dans le centre du Sénégal dénommé le grand erg du Cayor, lui – même faisant partie du grand erg sud saharien qui s’étire d’Ouest en Est sur toute la bande sahélienne. Leur mise en place remonte à la période Ogolienne (20 000 à 10 000 ans B.P). On les rencontre sur toute l’étendue du territoire national qu’elles recouvrent à 70%.  Les dunes jaunes ou dunes semi fixées : D’orientation NE-SW et formant le cordon littoral entre Dakar et Saint-louis, elles s’étirent sur toute cette côte sur une largeur de 500 à 2000 m. Leur mise en place a commencé à la période du Nouackchotien (7 000 à 4 000 ans B).  Les dunes blanches ou dunes vives : Ce système borde la cote en arrière de la haute plage. Sa largeur ne dépasse guère quelques centaines de mètres. Son modelé est chaotique et les dénivellations peuvent parfois atteindre 20m. Son édification a commencé il y a 2 000 ans et se poursuit actuellement grâce aux effets conjugués du vent et de la dérive littorale. Actuellement, l’approvisionnement de la région de Dakar se fait par prélèvements sur les excédents de sables de dune du littoral situés en zone périurbain. Leur extraction n’a aucune incidence directe sur l’environnement. Les réserves et les durées d’exploitation des carrières de sables de dune identifiées dans les régions de Dakar et de Thiès sont confinées dans le tableau III. Tableau III : Reserve en sable de dune des régions de Dakar et de Thiès (Source D.M.G, 2013). Régions Secteurs Localités Réserves (m3 ) Durée d’exploitation (ans) Dakar Tivaoune Peulh – 2780000 36 Sud Kayar Keur Abdou Ndao 114000000 148 Thiès Thiénaba Keur Mai 7500000 10 Mbour Ndiaganiao 6000000 8 Ten-Toubab 800000 1 12

 Les sables alluvionnaires

 Les sables alluvionnaires se rencontrent le long du lit d’un fleuve ou d’une rivière, sur les rives et sur les terrasses alluviales. Ce sont des sables grossiers très propres et très appréciés dans l’industrie du bâtiment. Au Sénégal, l’extraction de ce matériau se fait à petite échelle le long des fleuves Sénégal et Gambie. 

 Les sables concassés

 Ils résultent du broyage, du concassage et du criblage de roches massives avec des classes granulométriques bien précises (0/3). Les sables concassés sont des produits résiduels. Nous distinguons :  Les sables concassés de basalte entrant dans la composition du béton bitumineux. Ils sont très utilisés en construction routière. Ils ont la particularité de présenter des propriétés mécaniques intéressantes.  Les sables concassés de calcaire de Bandia à grains subarrondi et de Bargny à grains en forme de plaquette. Ces derniers sont utilisés par les habitants riverains comme sable dans la composition du béton hydraulique. Nous ne disposons pas d’informations précises sur les productions en sables fillérisés de calcaire et de basalte.

 Les fines

 Les fines sont des granulats de classe granulaire 0/D, où D est inférieur à 0,08 mm (NFP 18 101). Les fines sont des produits résiduels du concassage de roches massives sédimentaires, magmatiques et métamorphiques. Leur nature minéralogique et leurs propriétés mécaniques sont ainsi liées à celles de la roche mère. Conclusion partielle On peut ainsi dire qu’au Sénégal, les ressources en matériaux de construction sont essentiellement localisées dans la partie occidentale du bassin sénégalo-mauritanien et dans le Sud-est du pays. 13 Toutefois, en raison de diverses préoccupations liées à la protection de l’environnement (interdiction d’exploitation, pollution, dégradation des paysages) et en l’absence de politiques d’exploitation et d’utilisation des gros granulats, le contexte actuel tend vers un épuisement progressif des matériaux de construction (basalte). La difficulté des services gouvernementaux à faire respecter les lois et les normes définies par le Code Minier pour la restauration des sites constitue également une réelle préoccupation en ce qui concerne l’exploitation des carrières à ciel ouvert. Les quartzites de Bakel montrent des caractéristiques mécaniques intéressantes pour la formulation de béton hydraulique. Cependant, l’enclavement de cette région située à près de 700 km de la région de Dakar rend l’utilisation de ce matériau économiquement peu rentable. Le Sénégal est un pays en pleine construction et il est impératif de définir des politiques d’études permettant d’optimiser les ressources présentes en abondance à savoir le sable de dune ou encore les sables fillerisés par la formulation de bétons de substitutions. C’est dans cette optique que ces études sur le béton de sable ont été engagées. Ce béton permettra d’économiser les gros granulats en utilisant les sables de dune, granulat naturel de construction largement affleurant au Sénégal et aussi d’optimiser les stocks de sables concassés résiduels des carrières assez peu valorisés et de prix dérisoires Dans le chapitre suivant, seront abordées les généralités sur les bétons de sable avec une synthèse sur l’origine de ce matériau, sa composition et ses principales propriétés. 

 SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES BETONS DE SABLE 

 Historique des bétons de sable

 Le béton de sable est loin d’être un matériau de construction nouveau. En effet, dès 1853, l’ingénieur François Coignet a mis au point « le béton aggloméré » qui n’est rien d’autre que l’ancêtre du béton de sable. Il s’agissait d’un mélange sans cailloux, de sable, de cendres, de scories, de charbon brûlé, de terre argileuse cuite et pilée, de chaux hydraulique naturelle et d’eau en faible quantité. Avec ce matériau, il construisit une vaste maison encore visible au nord de Paris (à la rue Charles-Micheles à St-Denis). De nombreuses constructions et réseaux d’assainissement (le grand mur de soutènement de la place de Trocadéro à Paris, l’Aqueduc des eaux de captation de la Vanne, dans la traversée de la forêt de Fontainebleau) furent réalisés avec ce matériau, après adaptation et affinement de la formulation. On peut citer également le phare de Port-Said en Egypte qui fut construit en 1869 en béton de sable de plage et chaux ainsi que le pont à Brooklin édifié entre 1871 et 1872. En 1918, une expérience très originale fut faite par Nicholas de Rochefort à SaintPetersbourg. Il a obtenu en broyant ensemble du sable et du clinker à part égale puis en mélangeant à ce produit du sable trois fois supérieur en volume, des résistances qui furent les mêmes que celles d’un mélange sable-ciment composé au tiers par du ciment et aux deux tiers restants par du sable. Le broyage du mélange sable/clinker, d’après les recherches du Professeur Rehbinder, libérait des surfaces physico-chimiques actives qui, fraîches, fixaient plus efficacement le liant. L’union soviétique, riche en sable mais pauvre en gravillons et roches massives, a vu de nombreuses constructions faites à partir du béton composé de sable et d’un ou deux liants (ciment et chaux) selon les opportunités. On peut citer entre autres les pistes d’aérodromes militaires de Pevec d’Arkangelsk, les bâtiments (toitures à plis, éléments divers préfabriqués dans la ville de Nadym en Sibérie), les voiles édifiés par coffrages glissants sur de grandes surfaces (à Verroney-Moscou), le tamponnage de puits de pétrole, les tunnels et métros, les travaux de rénovation d’ouvrages d’art. Contrairement à l’ex-Union Soviétique, la France, riche en granulats, ne s’est attelée à entreprendre des recherches sur le béton de sable que vers les années 1970, avec l’émergence des mouvements écologiques et l’interdiction d’exploitation des granulats. Et les premières applications sont réalisées avec succès à l’initiative du Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Bordeaux dans les années 1980 avec des formulations couvrant une plus large gamme et des techniques d’utilisation plus avancées. Le Ministère Français chargé de l’Équipement et de la Recherche a initié le projet national SABLOCRETE (1994) pour la promotion et le développement des bétons de sable. Ce projet a regroupé les plus grands laboratoires français de génie-civil (publics ou privés). Au Sénégal, des mémoires sur le thème ont également été réalisés dans le but de valoriser le sable excédentaire et les fillers des centrales de concassage. Les aménagements piétonniers dans le quartier de Médina à Dakar, les aires de stockages et de manutention au niveau de la Société HAMO (Habitation Moderne) dans le quartier de Mbao dans la banlieue de Dakar, de même qu’un dallage au niveau de la Direction de l’Aménagement Urbain (D.A.U) de la Communauté Urbaine de Dakar ont été des expériences pratiques réalisées avec succès grâce à ce matériau. 

 Le béton de sable : définition, propriétés et spécificités 

Un béton de sable est composé de sable, de fines d’ajout, de ciment et d’eau. Par rapport à cette composition de base et pour répondre aux besoins de certains usages, d’autres ajouts spécifiques peuvent être envisagés : gravillons, fibres, adjuvants. La grande particularité des bétons de sable est le fait qu’ils n’ont que comme seul granulat, le sable. D’où l’étendue granulaire du mélange est restreinte. Ceci pourrait, à première vue, nous faire douter de la compacité et par conséquent des performances mécaniques de ce matériau. Cependant, il est nécessaire de savoir que l’optimisation de la compacité d’un béton, en relation avec la granulométrie, obéit à certaines règles. Le principe est simple ; les éléments les plus fins se logent dans les vides des éléments les plus grossiers. Ce principe n’est pas sans rappeler celui des tables cigognes, la finalité étant 16 d’avoir une porosité sèche la plus minimale. La granulométrie du mélange, sa teneur en eau et l’énergie de compactage sont des paramètres essentiels qui jouent sur la compacité du béton.