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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ ANTANANARIVO ***************************************** MENTION : SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE EN SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX Soutenu le 20 Mai 2018 Par ROLLAND Bruno Encadre par : RATSIMBAZAFY Hery Mikaela Promotion : 2016 2017 ESSAI DE STABILISATION DE LA LATERITE PAR LA BIOTECHNOLOGIE COUPLEE PAR UNE CORRECTION GRANULOMETRIQUE (CAS DE LA LATERITE DE VONTOVORONA)

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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE

SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

D’ ANTANANARIVO

*****************************************

MENTION : SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX

MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE EN SCIENCE

ET INGENIERIE DES MATERIAUX

Soutenu le 20 Mai 2018

Par ROLLAND Bruno

Encadre par : RATSIMBAZAFY Hery Mikaela

Promotion : 2016 – 2017

ESSAI DE STABILISATION DE LA LATERITE PAR LA BIOTECHNOLOGIE

COUPLEE PAR UNE CORRECTION GRANULOMETRIQUE (CAS DE LA

LATERITE DE VONTOVORONA)

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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE

SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

D’ANTANANARIVO

*********************************************

MENTION : SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX

MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE EN SCIENCE

ET INGENIERIE DES MATERIAUX

Soutenu le 20 Mai 2018

Par ROLLAND Bruno

Encadré par : Docteur, RATSIMBAZAFY Hery Mikaela

Président de Jury : Docteur, RANDRIANARIVELO Fréderic, Maitre de conférences

Membre de jury :

• Docteur, RAKOTOSAONA Rianasombolanoro, Maitre des conférences

• Madame, RAFEHIFANDAMINANA Innocente, Maitre -assistante

• Monsieur, KOERA Rasoloniaina Antoine, Maitre-assistant

Promotion : 2016 - 2017

ESSAI DE STABILISATION DE LA LATERITE PAR LA BIOTECHNOLOGIE

COUPLEE PAR UNE CORRECTION GRANULOMETRIQUE (CAS DE LA

LATERITE DE VONTOVORONA)

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REMERCIEMENT

Voalohany indrindra dia misaotra an’Andriamanitra Mpahary nanome anay hery,

tanjaka ary fahasalamana nandritra ny fanomanana sy fanatanterahana ary ny fahavitan’izao

dingana voalohany amin’ny fahazaona ny Diplôme « Licence » izao.

Ampanetrehin-tena lehibe ihany koa anoloranay FISAORANA ho anareo

MPAMPIANATRA sy MPANABE izay voalaza anarana etsy ambany nanampy betsaka

tamin’ny fanatontosana izao asanay izao :

• Andriamatoa ANDRIANAHARISON Yvon Talen’ny Sekoly Ambony

Politeknika eto Antananarivo, izay mikatsaka lalandava ny fampivoarana ity

sekolintsika ity

• Andriamatoa RANDRIANARIVELO Frederic Tompon’andraikitra

voalohany ato amin’ny mention « Science et Ingénerie des Matériaux » tsy mitsahatra

manoro hevitra ny amin’ny fanatratrarana ny tanjona manokana

• Andriamato RATSIMBAZAFY Hery Mickaela, Mpampianatra eto

anivon’ny ESPA, nanaiky ho mpiantoka anay, nandany andro sy fotoana tamin’ny

fanampiana sy fanitsiana ny fahadisoana nataonay

• Ramatoa RAKOTOSOANA Rianasombolanoro sy Ramatoa,

RAFEHIFANDAMINANA Innocente ary Ramatoa KOERA Rasoloniaina

Antoine izay nanaika ny ho mpitsara ity asa ity

• Ireo mpamianatra sy mpanaharaha rehetra ato anatin’ny Sekoly

Ambony Politeknika Antananarivo

• Anareo Ray aman-dReny izay nanohana ara-bola sy ara-pitaovana ary

indrindra fa ara-kevitra nandritra izay fotoana nianarako taty izay

• Anareo namana sy mpiaramianatra sy izay rehetra nanampy tamin’ny

fanatontosana an’ity boky ity

Andriamantra manakarem-pahasoavana anie hamaly soa anareo sy hanototra avo zato

heny ny laninareo ka misaotra betsaka anareo tompoko !!!!

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SOMMAIRE

REMERCIEMENT

INTRODUCTION GENERALE

Chapitre I : GENERALITES SUR LA LATERITE

Chapitre II : LA BIOTECHNOLOGIE

Chapitre III : LA STABILISATION

Chapitre IV : STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE

Chapitre V : CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES LATERITES

DEUXIEME PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES

Chapitre I : LOCALISATION DE LA LATERITE

Chapitre II : COLLECTE ET CARACTERISATION DE LA LATERITE

Chapitre III : PREPARATION DES MATIERES PREMIERES ET FABRICATION

DES EPROUVETTES

Chapitre IV : ETUDES DES IMPACTS DE LA STABILISATION PAR LES

MICROOGANISMES DU SOL PAR RAPPORTS LES AUTRES STABLILISATIONS

CONCLUSION

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES

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LES LISTES DES ACRONYMES

AFNOR : Association Française de la Normalisation

CBR : Californian Bearing Ratio

Cd : Correction due au défloculant

Cm : Correction due à ménisque

CNRIT : Centre National des Recherches Industrielles et Technologique

Ct : Correction due à la température

OCDE : Organisation de Coopération et de Développement Economique

TEO : Teneur en Eau Optimale P% : Porosité en pourcentage

𝐏𝐇 : Potentiel d’hydrogène

Rc : Résistance à la Compression

Fcmax : Force de Compression maximale

D : Diamètre

H : Hauteur

n : Viscosité

°C : Degré Celsius

Cm : centimètre

Cm3 : Centimètre cube

Km : Kilomètre

kPa.s : KiloPaskal seconde

m : mètre

mm : millimètre

v : millivolt

𝛍𝐦 : micromètre

t : tonne

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau N°1 : Formes minéralogiques des oxydes présents dans latérites. ------------------- 8

Tableau 2 : : Caractéristiques des latérites alumineuses et ferrugineuses [14] --------------- 9

Tableau 3:Norme de degré de plasticité d’un sol selon leur indice de plasticité ----------- 25

Tableau 4:Norme de la qualité d’un sol selon l’indice de Portance [4] ----------------------- 27

Tableau 5:Caractéristiques géotechniques de la latérite de VONTOVORONA [4] ------ 30

Tableau 6:Résultats de l’Analyse granulométrique par tamisage [4] ------------------------- 31

Tableau 7:Résultat de l’analyse des constituants chimique de la latérite de

VONTOVORONA. [4] -------------------------------------------------------------------------------------- 32

Tableau 8:Comparaison de la composition chimique de la latérite de Vontovorona par

rapport à d’autres gisements. [17] ----------------------------------------------------------------------- 33

Tableau 9:La composition de l’échantillon de chaque essai ------------------------------------- 38

Tableau 10: La porosité en %----------------------------------------------------------------------------- 44

Tableau 11:La résistance à la compression en bar ------------------------------------------------- 45

Tableau 12:Etudes des impacts de la stabilisation par les microorganismes du sol par

rapport les autres stabilisations -------------------------------------------------------------------------- 47

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LISTE DES PHOTOS

Photo 1: Essai de détermination de la densité ..................................................................... 24

Photo 2 :Appareil de Casagrande pour la détermination de plasticité ............................. 26

Photo 3: Rouleaux de mortier pour la détermination de limite de liquidité ..................... 26

Source : [4] Photo 4:Essai PROCTOR ................................................................................. 26

Photo 5:Moule utilise pour l’essai PROCTOR .................................................................... 26

Photo 6:Moule chargé de latérite avant saturation dans le bac à imbibition ................... 27

Photo 7:Lavage lors de l’analyse granulométrique par tamisage ...................................... 28

Photo 8:Mise œuvre de l’analyse granulométrique par sédimentation ............................. 30

Photo 9:Le bac de réduction .................................................................................................. 35

Photo 10:Le moule et piston .................................................................................................. 35

Photo 11:. Le pesage ............................................................................................................... 37

Photo 12:Le mélangeage ........................................................................................................ 37

Photo 13:La réduction microbienne ..................................................................................... 38

Photo 14:Presse hydraulique TESTWELL multidirectionnelle ........................................ 40

Photo 15. Echantillons des éprouvettes obtenues ............................................................... 40

Photo 16:Séchage après 7jours .............................................................................................. 41

Photo 17:Les résultats des essais sur les calculs de la masse volumique apparente ......... 43

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LISTE DES FIGURRES

Figure 1 : Structure de latérite selon RAZAMANDIMBY, Source : DEA GC 2013 ........ 7

Figure 2. Carte de localisation de lieu de prélèvement de la latérite .............................. 22

Figure 3:Courbe granulométrique par tamisage ........................................................... 32

Figure 4:Schéma de processus de la stabilisation de la latérite par biotechnologique ... 34

Figure 5:Histogramme de la masse volumique en fonction des pourcentages d’essai .... 43

Figure 6:Histogramme de la porosité en fonction du pourcentage de la latérite et du

sable ............................................................................................................................... 44

Figure 7:Courbe de la résistance de compression en fonction du pourcentage des essais

....................................................................................................................................... 46

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Rolland Bruno

INTRODUCTION GENERALE

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Rolland Bruno

1

Ce travail se situe dans le cadre des travaux de recherches en collaboration entre notre

mention Science et Ingénierie des Matériaux - École supérieure Polytechnique

d’Antananarivo (ESPA) et le Centre Nationale de Recherche Industrielle et Technologique

(CNRIT) dans la finalité de la valorisation des matériaux locaux, notamment les latérites et

l’amélioration de la qualité et les performances des matériaux existants.

Plusieurs travaux de recherches sur la latérite ont déjà donné des résultats satisfaisants du

point de vue amélioration de la résistance mécanique avec les stabilisants chimiques comme

le ciment et la chaux.

Malheureusement, cette dernière mode de stabilisation exige une technique coûteuse et

provoque aussi des effets néfastes sur le plan environnemental.

Face à ces problèmes, notre mention et le CNRIT propose une solution en revenant sur la

mode de stabilisation naturelle de latérite. Ce qui nous amène à ce mémoire intitulé : « ESSAI

DE STABILISATION DE LA LATERITE PAR LA BIOTECHNOLOGIE COUPLEE

PAR UNE CORRECTION GRANULOMETRIQUE (CAS DE LATERITE DE

VONTOVORONA ET LE PURIN DE BOEUF) »

Le but de cette étude est la détermination des propriétés mécaniques des éprouvettes

fabriquées à partir de la latérite, le purin aussi la maîtrise technologique de la mise en œuvre

de ce procédé de stabilisation.

Le présent mémoire comprendra deux parties suivantes :

Première partie : Quelques généralités et revue de la littérature qui nous rappellent les

notions d’information nécessaire concernant les latérites et les données techniques.

Deuxième partie : Elle consiste à l’expérimentation sur la détermination des caractéristiques

géotechniques et chimiques de la matière première ; la préparation des matériels ; essais de

stabilisation afin de déterminer la masse volumique apparente du matériau stabilisé ; la

porosité ; la résistance à la compression ; quelques interprétations de nos résultats et les études

sur les impacts environnementaux par rapport aux autres stabilisations.

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Rolland Bruno

PREMIERE PARTIE I : GENERALITES ET ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES

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Rolland Bruno 2

Chapitre I : GENERALITES SUR LA LATERITE I.1.DEFINITION [3] [4] [5] [12]

La « latérite » est un produit de l’altération chimique de la roche mère, ayant subie par le

phénomène de latérisation. La latérisation est un processus de la décomposition de roche

préexistante tel que la silice et les bases sont éliminés.

Le mot « latérite » qui provient du mot latin « later » (brique), a été employé pour la

première fois par Buchanan en 1807 pour désigner les dépôts ferrugineux recouvrant de vastes

surfaces dans les régions montagneuses de Malabar en Inde. La latérite est un matériau

ferrugineux qui s’occupe une place importante dans le domaine de construction du génie

civil. (Bâtiment, route…)

La latérite est un matériau terreux pauvre en silice mais riche en fer et en alumine ; et

définie aussi étant composée d’une partie dure (roche) sous forme d’oxyde de fer et d’une

partie tendre sous forme d’alumine, cette dernière partie étant susceptible de durcir par

dessiccation lorsqu’elle est exposée à l’air. (HARRISON, 1910, RIQUER, 1957)

Selon RAZAFIMANDIMBY (1987), le terme latérite a été utilisé depuis le début du

XIXème siècle pour désigner à peu près tout sol rouge ; la couleur rouge est due à

l’accumulation du fer qui est l’élément chimique le plus facilement libéré lors de l’altération

des roches soumises aux différents types de climats ; en particulier dans les régions tropicales

ou équatoriales.

I.2.HISTOIRIQUES [3] [6]

Il y a environ deux cent ans de plus que le terme « latérite » a fait son apparition dans la

littérature scientifique. Malgré des vicissitudes diverses, ce terme est toujours largement

employé.

Pour CROOK (1909), puis EVANS (1910), la dénomination de latérite doit être réservée

aux seuls produits d’altération contenant de l’alumine libre ; EVANS écrit en particulier bien

que la composition chimique des latérites varie dans large limites, un fait demeure constant ;

les faibles quantités de silice combinée en regard de l’aluminium présent. C’est par cela que

les latérites se distinguent des argiles qui s’observent également dans les produits de

décomposition de la roche tropicale.

Des 1915, WALTER, précise que le terme latérite a été choisi par référence à la couleur

rouge qui est comparable à celle des briques. Le mot latérite est limite aux matériaux

ferrugineux qui se durcissent après exposition, et aux formes fossiles de ces matériaux.

(KELLOGG, 1949)

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Rolland Bruno 3

I.3.PROCESSUS DE LATERISATION [4] [7]

La latérisation est un processus de formation des sols spécifiques aux régions tropicales

chaudes et humides, due à l’altération de la roche-mère de quelques millions d’années.

Le processus de latérisation, propre aux sols se trouvant dans des zones où règne un climat

chaud et humide, résulte d’une altération chimique qui se traduit par la mise en solution de

certains éléments de la roche mère, le départ de la silice par lessivage et l’enrichissement du

matériau en fer et en alumine, sous forme d’oxydes.

Les sols latéritiques et latérites étant composées de Kaolin et d’alumine ont tous un

rapport Si02/A1203< 2. Ce sera notre critère pratique de différenciation.

Ce phénomène d’altération se présente de deux natures différentes :

−L’altération physique ou mécanique : cela se traduit par la fragmentation de la roche

mère.

Elle est essentiellement due aux grands écarts de température journalière ou saisonnière qui

font alterner des contraintes de traction et de compression dans la roche en des temps

relativement courts ;

−L’altération physico-chimique dont le principal agent est l’eau de pluies qui pénètre dans

les fractures, dans les fissures ou dans les pores de la roche mère.

I.4.LES FACTEURS DE LATERISATION [4] [7]

Plusieurs facteurs ont des influences prédominantes sur l’altération des roches mères. Elles

sont conduites à la formation des sols latéritiques. Ces sont respectivement :

Le climat (pluviométrie, température, bilan hydraulique)

La topographie du site (érosion, drainage)

La végétation (matières organiques, bactéries, acides humiques)

La roche-mère

I.4.1. CLIMAT

Le climat est en relation avec la température et les bilans hydraulique. Une pluviométrie

est nécessaire pour provoquer l’altération des roches, mais le mouvement de l’eau dans le sol

(bilan hydrique) exerce une influence déterminante sur la nature du produit final.

− La température intervient dans la réaction physique et chimique nécessaire à la formation

des sols ses grands écarts journaliers ou saisonniers associés au bilan hydraulique et à la

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Rolland Bruno 4

prédominance de l’activité bactérienne conduisent à la destruction de minéraux argileux

formés.

Un bilan hydrique déficitaire une accumulation d’oxyhydroxyde, principalement du fer et

de l’alumine.

I.4.2. LA TOPOGRAPHIE

La topographie influe sur le processus de latérisation dans la mesure où elle favorise ou

défavorise l’accumulation d’eau (Autret, 1983). D’après de nombreuses études, il y a une

relation entre les différentes formes de terrain et les caractéristiques des latérites :

− Les latérites indurées, sont associées à des topographies subhorizontales et à des plateaux

élevés ou ayant des ondulations douces, mais rarement à des pentes raides.

− Pour la forte pente, elles ont de couleur plutôt rouge due à la présence des oxydes de fer.

− Elle est plus proche de brun et du jaune que rouge dans la pente moyenne, due à la

présence des hydroxydes de fer du type goethite (Fe2O3, H2O) ou limonite (2Fe2O3, 3H2O).

− La latérite tendra vers le gris ou le noir en arrivant dans la zone plate.

I.4.3. LA VEGETATION

Le rapport entre le climat et les latérites débouche nécessairement sur le rapport entre le

type de végétation et les latérites. D’après GLUKA et ESHART (1974), la latérite ne peut se

former que sous végétation forestière et que l’induration suivrait la disparition du couvert

forestier.

C’est ainsi que les latérites durcies sont plus répandues dans les régions de savane. Les

formes nodulaires sont très courantes dans les régions forestières. La végétation influe donc

davantage sur la nature de l’eau : elle se charge en acides organiques et en anhydre

carbonique par la décomposition de l’humus.

I.4.4. ROCHE MERE

Le produit de l’altération dépend de la nature de la roche mère. Cette nature influe surtout

sur la formation de l’argile, un des constituants de la latérite.

I.5.LES CONSTITUANTS DES LATERITES [7] [8] [9]

Les sols latéritiques ou les latérites sont constitués des minerais riches d’oxydes de fer

ferriques (Fe3O4) et l’oxydes d’Alumines (Al2O3).

Dans les minérales latérites, on trouve des minéraux secondaires néoformés suivant :

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Rolland Bruno 5

• De fer : limonite, goethite, hématite, magnétite

• D’aluminium : gibbsite, boehmite, corindon, diaspore

• De titane : anatase

• De manganèse : pyrolusite, manganite

• De silicium : allophane, halloysite, kaolinite,

Le fer se présente sous forme d’oxyde soit Hématite Fe2O3, Magnétite Fe3O4 ; soit sous

forme oxyhydroxyde comme la Goethite α FeOOH ou Fe2O3, H2O.

L’aluminium se présente sous forme d’oxyde soit la gibbsite γ Al(OH) 3, minéral le plus

fréquent ; soit la bohémiste AlOOH présent en quantité moindre, soit combinée à la silice

dans la Kaolinite Si2O5, Al2(OH)4 pour la demi maille. Cette alumine assure la plasticité de la

latérite : plus la teneur en alumine est élevée plus la plasticité est grande.

Le titane se présente sous forme d’ilménite ou anatase FeTiO3 ou d’autres formes mais

toujours combinée au fer.

Le manganèse se présente en faible quantité dans les constituants des latérites. Il est

toujours combiné avec l’oxygène de l’air pour former l’oxyde de magnésium (MgO).

La silice se présente sous forme combinée aux différents silicates d’alumine ou sous forme

de silice libre ou quartz. Elle joue le rôle d’éléments dégraissants et de squelette du produit

fini.

I.6.CLASSIFICATION DES LATERITES [4] [10] [11] [12]

I.6.1. CLASSIFICATION DES LATERITES SELON LACROUIX (1913)

C’est la classification des latérites suivant la teneur des hydroxydes qui s’appelle aussi les

matériaux latéritiques.

➢ Les latérites vraies contiennent plus de 90% d’hydroxydes

➢ Les latérites silicatées contenant de 50% à 90% d’hydroxydes

➢ Les argiles latéritiques contenant de 10% à 50% d’hydroxydes

➢ Les kaolinites contenant inferieur 10% d’hydroxydes

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Rolland Bruno 6

I.6.2. CLASSIFICATION DES LATERITES SELON MARTIN

C’est la classification de latérite suivant le degré de latérisation qui définit en fonction des

teneurs en SiO2 ; Al2O3 et Fe2O3. Ce rapport est défini par la relation suivante :

𝑲𝒊 =𝑺

𝑹=

𝑺𝒊𝑶𝟐

𝟔𝟎𝑨𝒍𝟐𝑶𝟑

𝟏𝑶𝟔+

𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑

𝟏𝟔𝟎

• 𝑆

𝑅< 1.33:Latérites vraies

• 1.33 <𝑆

𝑅< 2 : roches latéritiques

• 𝑆

𝑅> 2 : matériaux non latéritiques

I.6.3. CLASSIFICATION PEDAGOGIQUE

RAZAFIMANDIMBY (1987) a adopté la classification suivante :

✓ Sols tropicaux ferrugineux :

Ce sont les sols riches en kaolinite et ne contenant ni gibbsite, ni halloysite, ni allophane et

les matières organiques sont rares.

✓ Sols ferralitiques :

Ces sols contiennent de la gibbsite et de l'halloysite sur les roches volcaniques avec une

abondance de matière organique.

✓ Ferrisols :

Caractérisés par la prédominance des argiles kaoliniques avec quelquefois de la gibbsite,

parfois on peut y trouver aussi de la goethite et de l'halloyisite (cas de site volcanique) et une

quantité variable de matière organique.

✓ Sols tropicaux :

Ils renferment essentiellement de la Montmorillonite, dans laquelle la terre dépasse en

général 50%.

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Rolland Bruno 7

I.7.STRUCTURE DE LATERITE [4] [5]

Les latérites sont constituées des plusieurs oxydes, d’argile et peu de silice (SiO2).

Selon RAZAFIMANDIMBY, la latérite a été une structure suivante :

Figure 1 : Structure de latérite selon RAZAMANDIMBY, Source : DEA GC 2013

Selon SEGALEN 1994, les latérites possèdent au moins deux formes de structure, ce sont :

➢ La structure Vermiforme

➢ La structure Pisolithique

I.7.1. STRUCTURE VERMIFORME

Un type de structure peut se présenter dans la saprolite par précipitation directe du fer

limonitique. Cette structure a des cavités vermiformes irrégulières, elles se présentent aussi

dans les blocs de latérites pisolithiques.

I.7.2 STRUCTURE PISOLITHIQUE

Dans ce type de structure, le fer forme des nodules discrets. On distingue les pisolithes

rayées et non rayées :

➢ Les pisolithes rayées peuvent se former par précipitation alternée de couches

riches en aluminium et de couches riches en fer.

➢ Les pisolithes non rayées sont des sphérules petites et bien rondes (0.5 cm de

diamètre). Elles deviennent souvent plus grandes lorsque ces nodules se forment dans

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Rolland Bruno 8

la saprolite (2cm de diamètre). Ces pisolithes peuvent devenir des pisolithes rayées par

un processus de diffusion qui est courant lors d’une bauxitisation.

I.8.CARACTERISTIQUES DES LATERITES [4] [6] [10] [13] [14]

I.8.1. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES

Plusieurs auteurs (Autret, 1983, Schellmann 1994, Bello et Adegoke, 2010) affirment que,

les latérites se caractérisent par des teneurs élevées en sesquioxydes de fer et d’alumine par

rapport aux autres composant.

Dans certaines latérites les teneurs en hématite peuvent dépasser 80%, alors que les teneurs

en Alumine sont faible (quelque %) ; dans d’autres, par contre les teneurs en Alumine peuvent

atteindre 60% pour quelques pourcents de Fe2O3 et les teneurs de silice combinée sont faibles

les latérites riches en sesquioxydes (Alexandre et Cady, 1962, Hamilton, 1964).

I.8.2. CARACTERISTIQUES MINERALOGIQUES

Les oxydes de fer, les oxydes d’aluminium, et des minéraux argileux constituent les

éléments majeurs entrant dans la composition minéralogique des latérites. Ces éléments se

présentent sous différentes formes.

Tableau N°1 : Formes minéralogiques des oxydes présents dans latérites.

Oxydes de Fer Oxydes d’Aluminium Minéraux argileux

Goethite

Limonite Communs

Hématite

Gibbsite : commun

Boehmite : plus rare

Kaolinite : commun

Halloysite : plus rare

Magnétite

Magnétite plus rares

Ilménite

Corindon très rares

Diaspore

Illite rares

Montmorillonite

Source [4]

I.8.3. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES

I.8.3.1. COULEUR

La couleur des latérites est variée, mais généralement d’intensité vive. Les teintes le plus

courant sont : rose, ocre, rouge, brun. Ce pendant certaines formations présentent des taches et

de trames violettes ; d’autres des marbrures verdâtres. Un même échantillon peut présenter

toute une gamme de couleurs passant plus ou moins sensiblement de l’une de l’autres, suivant

des dessins et de formes varie.

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Rolland Bruno 9

Selon HENRY, 1984, la couleur de latérite varie suivant le milieu (réducteur et oxydant).

En milieu réducteur, les composes du fer donne une coloration gris noir et le manganèse une

couleur noire a aspect veloute. En milieu oxydant, le fer donne une couleur ocre, rouge ou

noire et le manganèse une couleur violette. L’alumine à l’état pure est de couleur blanche

I.8.3.2. DENSITE

La densité réelle qui varie dans l’assez large proportion (2.5 à 3.6) dépend de la

composition chimique. Celle-ci augmente avec les teneurs en Fer et diminue avec les teneurs

en Alumine. La valeur de densité peut renseigner sur les dynamiques d’altérations subies par

les formations latéritiques. (Alexandre 2002).

I.8.4. LES CARACTERISTIQUES DES LATERITES ALUMINEUSES ET DES

LATERITES FERRUGINEUSES

Les latérites alumineuses et ferrugineuses ont des caractéristiques bien distinctes. Elles

sont présentées dans le tableau suivant :

Tableau 2 : : Caractéristiques des latérites alumineuses et ferrugineuses [14]

Latérites alumineuses Latérites ferrugineuses

Sites Modelés enceins Surtout modelés inférieurs

Couleur Blanc rosé à rouge Rouille à brun foncé

Densité faible Elevée

Structure Essentiellement

scoriacée

Très variée : pisolithique,

alvéolaire, feuilletée, etc.

Composition chimique Fortement hydratée ≥ 20

%, peu d’insolubles

Faiblement hydratée : 10 % ;

beaucoup d’insoluble

Constitution

minéralogiques

Gibbsite surtout :

Boehmite ; goethite ; peu

de kaolinite, pas ou peu

de quartz et alors,

Clastique

Gibbsite surtout ; Kaolinite et

goethite surtout ;

Hématite variable ; gibbsite

Variable, souvent absente

quartz,

Souvent important résiduel

classique, minéraux,

phylliteux variables

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Rolland Bruno 10

I.9.UTILISATION DES LATERITES [15] [16] [17] [18]

I.9.1. EN GENIE CIVIL

I.9.1.1. FABRICATION DES MURS TRADITIONNELLE MALGACHES

Les murs traditionnels sont très fréquents, voire typiques des Hautes Terres Malagasy. Les

latérites demeurent le matériau de base de ces murs dont voici le mode opératoire de

fabrication : Les paysans utilisent la latérite de leur localité, ils arrosent le tas de latérite

remuée avec l’eau, ils piétinent le tas arrosé en utilisant des bœufs tout en ajoutant de l’eau

jusqu’à ce que le matériau devienne une pâte très visqueuse rendant difficile le déplacement

des bœufs. Avec cette boue très visqueuse, les paysans confectionnent des murs par étage

constitué d’une couche de 75cm.

La différence de retrait d’eau entre l’ancienne couche plus ou moins sèche et la nouvelle

couche est l’origine des fissures horizontales. Pourtant, même sans toiture ou chapeau efficace

aux intempéries (pluie, cyclone), ces murs restent et peuvent durer des siècles.

I.9.1.2 ENDUIT TRADITIONNELLE

Le matériau de base est toujours des latérites auxquelles, on ajoute de gros sable et de la

bouse de vache. L’analyse du mécanisme de stabilisation des murs et des enduits traditionnels

nous conduit à l’hypothèse que les éléments suivants joueraient des rôles principaux dans le

mécanisme de stabilisation traditionnelle :

❖ L’oxyde de fer des latérites

❖ La silice active des latérites

❖ La bouse de vache qui serait utile en tant que nourriture des microorganismes

Ferro-réducteurs.

I.9.1.3. FABRICATIONS DES BLOCS

Les constructions traditionnelles en terre crue à Madagascar sont à base de :

✓ Latérite mélangée à la bouse de zébu

✓ Latérite additionnée de blanc d’œuf

✓ Latérite mélangée de la paille et de bouse de zébu

✓ Latérite macérée avec le tronc d’un bananier et de la bouse de zébu

Le compactage mécanique statistique par le moyen d’une presse de la latérite

convenablement mouillée permet d’améliorer les performances mécaniques des blocs.

L’incorporation de chaux ou de ciment à la pâte permet, non seulement d’améliorer les

résistances mécaniques des blocs mais leur confère également une plus grande stabilité à

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Rolland Bruno 11

l’eau ; ceci grâce aux hydrates formés par hydratation du ciment, et les réactions entre la

kaolinite et la Gibbsite de la latérite et la chaux incorporée ou libérée par le ciment hydraté.

Ces réactions peuvent être accélérées par l’activation thermique préalable de la latérite.

I.9.1.4. CONSTRUCTIONS ROUTIERE

L’abondance des latérites dans les régions tropicales rend nécessaire leur utilisation dans la

construction des routes. Elles sont aussi bien utilisées en couche de base qu’en couche de

fondation :

➢ Couche de base : stabilisation mécanique (compactage) ;

➢ Couche de fondation : stabilisation mécanique et stabilisation physico-chimique à

froid (traitement au ciment, à la chaux ou d’autres stabilisants).

I.9.2. UTILISATIONS DES LATERITES EN AGRICULTURE

La latérite peut être utilisée comme engrais grâce à sa faculté de libérer rapidement des

éléments nutritifs pour le sol. Elle a aussi une grande capacité à emmagasiner l’eau et les

éléments fertilisants.

I.9.3. UTILISATIONS DES LATERITES EN CERAMIQUES

La latérite peut servir à la fabrication des briques réfractaires, des carreaux ou même de

poterie où la couleur a une importance primordiale et à la synthétisation des zéolites.

I.9.4. UTILISATIONS DES LATERITES EN METALLURGIE

Plusieurs métaux rares et nobles peuvent être extraits des latérites tels que :

l’aluminium, le chrome, le magnésium, le mercure, le titane.

La latérite peut aussi être utilisée dans la fabrication des moules de fonderie, comme filler

additif dans la fabrication des métaux, résines, plastique

Chapitre II : LA BIOTECHNOLOGIE [19] [20] [21]

II.1. DEFINITION

La biotechnologie n’a pas de définition exacte, malgré cela, son développement ne cesse

pas de progresser. Certains biotechnologues définissent la biotechnologie comme « une

technologie appliquant les potentiels des êtres vivants et leur possibilité de modification

sélective et programmée à l’obtention de produits de biens et de services.

L’OCDE (Organisation de Coopération et de Développement Économiques) décrit la

biotechnologie comme utilisation d’organismes vivants ou composés issus d’organismes

vivants visant à obtenir des produits utiles à l’Homme ».

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Rolland Bruno 12

II.2. LE DEBUT DE LA BIOTECHNOLOGIE

En ce qui concerne le terme « biotechnologie », il a été inventé par Karl Ereky en 1919

pour décrire l’interaction entre la biologie et la technologie. Cependant, la biotechnologie

n’est pas que biologie et technologie, il s’agit d’un effort multidisciplinaire mis en place par

l’humanité depuis plus de 5000 ans. En fait, le premier stade du développement

biotechnologique est l’utilisation des techniques de fermentation.

Les applications traditionnelles de la biotechnologie sont également nombreuses. Un

exemple simple est le compostage, qui augmente la fertilité de la terre via la décomposition de

la matière organique par les microorganismes du sol.

II.3.LES BUTS DE L’UTILISATION DE LA BIOTECHNOLOGIE

L’objectif fondamental de tous processus industriels est de fabriquer à moindre coût, un

produit parfaitement défini en grande quantité et avec une qualité constante.

Les entreprises utilisent la biotechnologie industrielle pour :

➢ Réduire leurs couts

➢ Augmenter leurs bénéfices

➢ Augmenter la quantité et la qualité de leurs produits

➢ Respecter la législation sur l’environnement

Chapitre III : LA STABILISATION [4]

III.1. DEFINITION

La stabilisation est une méthode appropriée pour améliorer les propriétés physico-

chimiques d’un matériau destine à une utilisation spécifique. La stabilisation est aussi, une

modification des propriétés initiales des matériaux (terre-eau-air), la terre en d’autres

propriétés intéressantes et compatibles à une modification pour obtenir des structures

permanentes compatibles à une application donnée.

Pour stabiliser, il est nécessaire de connaitre :

✓ Les propriétés du matériau ;

✓ Les améliorations envisagées ;

✓ L’économie du projet (coût et durée de réalisation, coût d’entretien...) ;

✓ Les techniques mises en œuvre.

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Rolland Bruno 13

III.2. OBJECTIFS

Les principaux objectifs de la stabilisation sont :

• L’obtention d’une meilleure cohésion, des meilleures caractéristiques mécaniques en

augmentant la résistance à la compression sèche et humide, la résistance à la traction

et au cisaillement ;

• La réduction de la porosité et les variations de volume qui entraîne le gonflement et le

retrait de l’eau ;

• L’amélioration de la résistance à l’érosion du vent et de la pluie, en d’autres termes

réduire l’abrasion de surface et imperméabiliser cette surface.

III.3. TYPES DE STABILISATION

Il y a trois façons possibles de stabiliser la latérite. Ces trois procédés peuvent être

appliqués, seuls ou en général, couplés.

III.3.1. STABILISATION MECANIQUE

On modifie les propriétés de la terre en intervenant sur sa structure : C’est le compactage de la

terre qui modifie sa densité, sa compressibilité, sa perméabilité et sa porosité.

III.2. STABILISATION PHYSIQUE

Les propriétés d’une terre peuvent être modifiées en intervenant sur la texture : mélange

contrôlé de fractions de grains différents. La stabilisation physique s’obtient soit par

traitement thermique, par déshydratation ou gel, soit par traitement électrique qui favorise un

drainage de la terre lui conférant de nouvelles qualités structurales.

III.3. STABILISATION CHIMIQUE

La terre est additionnée à d’autres matériaux ou produits chimiques qui modifient ses

propriétés.

Les modifications résultent de réactions physico-chimiques entre les constituants actifs de

la terre et les matériaux, entraînant la formation de nouvelles phases au sein de la texture et

l’enrobage maximum des grains inertes.

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Rolland Bruno 14

Chapitre IV : STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE [4] [16] [22] [23] [24] [25]

[26] [27] [28]

IV.1. DEFINITION

La stabilisation biotechnologie c’est l’ensemble des méthodes scientifiques et l’ingénierie

par l’application des microorganismes ou des organismes vivants pour produire des nouveaux

matériaux de biens et des services.

IV.2. LE MICROORGANISME

IV.2.1. DEFINITION

Le terme « microorganisme » vient du mot grec mikros « petit » et organismos « organisme ».

Le microorganisme est un organisme vivant invisible à l’œil nu, qui ne peut être observe qu’à

l’aide d’un microscope.

IV.2.2. CLASSIFICATION DES MICROORGANISMES

Selon Louis Pasteur en France et Koch en Allemagne, les microorganismes sont classés en

deux catégories :

➢ Les microorganismes supérieures ou eucaryotes possèdent un noyau entoure d’une

membrane. (Exemples : les algues, protozoaires, champignons…)

➢ Les microorganismes inferieures ou procaryotes ont un chromosome unique sans

membrane nucléaire. (Exemples : algues bleue, bactéries)

IV.2.3. LA REPARTIONS DES MICROORGANISMES

Tous les types des microorganismes ont trouvés dans les sols. Les microorganismes sont à

des profondeurs notables dans les sols des régions arides. C’est l’horizon superficiel qui est le

plus actif du point de vue biologique et les microorganismes sont les plus représentatifs et

cette densité diminue progressivement avec la profondeur.

IV.2.4. DENSITE

D’après Dommergues et Mangenot, 1970 les densités bactériennes sont faibles mais elles

tombent rarement en dessous de 104 et 106 par grammes de sol sec dans horizon superficiel.

IV.2.5. ROLES DES MICROORGANISMES DU SOL

Les microorganismes du sol jouent deux rôles importants :

• D’une part, ils sont responsables de la réduction du fer ferrique Fe 3+insoluble en fer

ferreux Fe 2+soluble en milieu anaérobies.

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Rolland Bruno 15

• D’autres part, ils sont responsables des diverses transformations chimiques et même

physique qui se déroulent dans le sol.

VI.3.LES MATIERES FAVORISANT LA REDUCTION

Naturellement la réduction se fera dans de bonnes conditions si un aliment énergétique

(sucre, matière végétale verte diverse, …) est fourni aux microorganismes. KALAKUTSKII

(1959) trouvent que les produits provoquant la réduction du fer sont des produits élaborés au

cours de la fermentation du glucose.

KAMURA et TAKAI (1960) vérifient que dans le sol de leur pays, la réduction du fer

ferrique en en fer ferreux est bien effectuée grâce aux microorganismes, et que la matière

organique présente la seule efficacité très réduite.

VI.4.LES FACTEURS ECOLOGIQUES DOMINANTS

Le milieu de culture des microorganismes doit contenir des substances indispensables à

leur croissance et leur production : les paramètres physico-chimiques comme le pH et la

température convenables, le potentiel d’oxydoréduction, l’humidité optimum.

IV.4.1. Le pH

Le pH optimum pour la croissance de la plupart des bactéries anaérobies se situe aux

environs de pH neutre (6,4 et 7,4) et la majorité des espèces ne peuvent se développer dans

des milieux très acides ou très alcalins. Toutefois, certaines bactéries non seulement tolèrent,

mais « préfèrent » des conditions acides ou fortement acides (organismes acidophiles).

IV.4.2. TEMPERATURE

Généralement, un type de bactérie croît plus rapidement à une certaine température :

C’est la température optimale de croissance. La vitesse de croissance se réduit lorsque la

température s'écarte de cet optimum.

Étant donné que la réduction biologique du fer est la conséquence de l’activité de ces

microorganismes, ainsi que la croissance bactérienne serait proportionnelle à la quantité de fer

ferreux (Fer II) produite. La température optimale de cette croissance est alors comprise entre

35 et 40°C.

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Rolland Bruno 16

IV.4.3. LE POTENTIEL D’OXYDO-REDUCTION

Le processus de réduction biologique n’apparaît que dans des conditions moyennement

réductrices. Selon FLAIG et SCHARRER considèrent que la réduction du fer Fe3+débute vers

E = 22 à 25 mV où𝐸 =𝐸°

29+ 2𝑝𝐻. Ces limites correspondent à E° = 406 à 496 mV pour

pH = 4.

Ce potentiel d’oxydoréduction d’un sol est en relation avec la tension d’oxygène du milieu.

Ainsi, en anaérobiose, le potentiel d’oxydoréduction du milieu est faible, donc un milieu

réducteur.

IV.4.4. L’HUMIDITE

La teneur en oxygène du sol est partiellement sous la dépendance de l’humidité puisque ce

facteur régit, dans une grande mesure, la diffusion de l’O2. Les besoins en oxygène des

bactéries varient en fonction de la nature de leur métabolisme. Les bactéries qui ne peuvent se

passer d'oxygène sont dites aérobies « stricts » ou « obligatoires », pour marquer leur

dépendance absolue vis-à-vis de ce gaz. Leur source principale d’énergie est la respiration et

l’oxygène moléculaire, l’ultime accepteur d’électron, est réduit en eau.

Les bactéries qui croissent normalement en présence d'oxygène mais peuvent quand même

se développer en anaérobiose (c'est-à-dire en l'absence d'oxygène) s'appellent les anaérobies

facultatifs. Ils tirent de l’énergie de l’oxydation des substrats mais emploient aussi la voie

fermentaire.

Dans les sols très humides, la réduction du fer peut se développer très vigoureusement si

les autres conditions fondamentales sont réunies.

Dans le milieu naturel, le processus de réduction biologique n’apparaît qu’anaérobiose ou

semi-anaérobiose, c'est-à-dire pour des sols saturés en eau de façon permanente ou

temporaire.

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Rolland Bruno 17

IV.5. LE MECANISME DE LA REDUCTION DE FER FERRIQUE EN FER

FERREUX PAR LES MICROORGANISMES

La réduction de fer ferrique en fer ferreux par les microorganismes s’effectue en milieu

anaérobie.

Divers mécanismes ont été invoqués :

− Destruction du complexant du fer ferrique par les microorganismes ;

−Réduction déterminant la destruction du complexant avec variation locale du pH et de

potentiel de redox ;

−Réduction puis assèchement et élimination de l’hydroxyde sur un hydroxyde déjà existant.

Ce mécanisme peut présenter par réaction d’équation suivante :

Fe 3++ e - Fe 2+

Anaérobie

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Rolland Bruno 18

Chapitre V : CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES LATERITES, [15] [29]

[30] [31]

V.1. ESSAI D’IDENTIFICATION : But et Principe

V.1.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE

L’analyse granulométrique se divise en deux parties, notamment : le tamisage, appliqué

lorsque le diamètre des particules est supérieur ou égal à 80µm, ainsi que la sédimentométrie

pour les éléments inférieurs à cette taille.

Ces deux essais complémentaires aboutissent à l’établissement de la courbe granulométrique

caractéristique du matériau à identifier. Son domaine d’application est sur la classification des

sols et étude des matériaux de construction.

V.1.1.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE

Pour Mailloux et Chenard (2011), le but de l’analyse granulométrique par voie humide est

double, à savoir déterminer la répartition des différents calibres de grains d'un matériau

granulaire et déterminer les classes granulaires.

Réalisé conformément à la norme NF P 94-056, l’essai consiste à séparer les grains

agglomérés d’une masse connue de matériau par brassage sous l’eau, à fractionner ce sol, une

fois séché, au moyen d’une série de tamis et à peser successivement le refus cumulé sur

chaque tamis. La masse de refus cumulée sur chaque tamis est rapportée à la masse totale

sèche de l’échantillon soumis à l’analyse.

V.1.1.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR SEDIMENTOMETRIE

Le but de la sédimentométrie est la détermination de la distribution pondérale de la taille

des particules des sols de dimension inférieure à 0.08mm. Elle est réalisée conformément à

la norme N FP 94-057.

Cette méthode est basée sur la loi de STOKES qui exprime la vitesse de décantation d’une

particule sphérique dans un liquide visqueux en fonction du diamètre de la particule.

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Rolland Bruno 19

V.1.2. LIMITES D’ATTERBERG

Le but de cette méthode est de déterminer les états de consistance d’un sol. Son principe

est de croître la teneur en eau de façon continue pour la recherche de consistance d’une

fraction de sol qui passe au tamis 0.40mm (mortier). Il passe progressivement de l’état solide

à l’état plastique, puis à l’état liquide. Atterberg a défini, à partir des essais conventionnels,

les teneurs en eau limite, dénommées « Limites d’Atterberg » fixant la limite de plasticité 𝑊𝑝

qui sépare l’état solide de l’état plastique et la limite de liquidité 𝑊𝑙 séparant l’état plastique

de l’état liquide.

Il y a donc trois états dans la consistance d’un sol :

État solide : les grains très rapprochés des uns des autres avec les frottements

Internes sont alors importants.

État plastique : pour une certaine plage de teneur en eau, le sol est semblable à une véritable

pâte à modeler.

État liquide : les grains sont indépendants les uns des autres.

Finalement, c’est la détermination de l’indice de plasticité : 𝐼𝑝 = 𝑊𝐼 − 𝑊𝐿 qui définit

l’étendue du domaine de la plastique.

V.2. ESSAIS DE CARACTERISATION : BUT ET PRINCIPES

V.2.1. ESSAI DE COMPACTAGE OU ESSAIPROCTOR

L’étude du compactage s’effectue à l’aide d’un damage normalisé connu sous le nom de «

L’essai Proctor ». Son but est de déterminer, pour un compactage d’intensité donnée, la teneur

en eau à laquelle doit être compacté un sol pour obtenir la densité sèche maximum. La teneur

en eau ainsi déterminée et appelée « teneur en eau optimum Proctor ». Ce principe est

conforme à la norme NF P 94-093. Dans ce cas, l’essai Proctor modifié a été réalisé, du fait de

sa conformité avec les travaux de construction routière.

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Rolland Bruno 20

V.2.2. ESSAIS DE PORTANCE CALIFORNIEN (CALIFORNIA BEARING RATIO

(CBR)

L’indice CBR (I.CBR) exprime en pourcentage (%) le rapport entre les pressions,

produisant dans le même temps un enfoncement donné dans le sol étudié d’une part et dans un

matériau type d’autre part.

Le principe de l’essai de portance californien est basé sur la comparaison de

l’enfoncement d’un Poinçon dans le sol testé et dans un matériau type.

On distingue 2 types d’essais CBR en fonction des buts fixés :

L’essai C.B.R. immédiat : Mesure de la résistance au poinçonnement d’un sol compacté à sa

teneur en eau naturelle. Il caractérise l’aptitude du sol à assurer la circulation en phase de

chantier. Dans les régions peu humides, le C.B.R. immédiat sert directement de référence (pas

de variation hydrique).

L’essai C.B.R. après imbibition : Mesure de la résistance au poinçonnement d’un sol

compacté à différentes teneurs en eau puis immergé durant plusieurs jours (4, en général). Il

caractérise l’évolution de la portance d’un sol compacté à différente teneur en eau.

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Rolland Bruno

DEUXIEME PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES

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Rolland Bruno 22

Cette dernière partie décrit les études expérimentales que nous avons entreprises au cours

de ce travail : analyse chimique et propriétés géotechniques de l’état naturel de la latérite,

confection de bac de réduction, essais de fabrication des éprouvettes et teste de résistance

mécanique et de la porosité ainsi que la masse volumique apparente. Elle présente aussi les

procèdes à suivre afin de parvenir à l’essai de fabrication d’un nouveau produit sur l’échelle

artisanal ou industriel.

En premier, on commence le travail par la localisation et caractérisation de matières

premières (la latérite). Ensuite, on a confectionné les matériels nécessaires à la réalisation des

essais de fabrication, enfin nous avons effectué les essais physiques et essai mécanique des

éprouvettes pour terminer cette expérimentale.

Chapitre I : LOCALISATION DE LA LATERITE

Le matériau de base de notre recherche est la latérite de Vontovorona. Le lieu de

prélèvement de la latérite est situé environ à 1, 300km par rapport le parking au Sud-ouest de

la Campus Universitaire et dont le coordonnée Laborde X=50287m et Y=790999m.

Figure 2. Carte de localisation de lieu de prélèvement de la latérite

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Chapitre II : COLLECTE ET CARACTERISATION DE LA LATERITE L’importance de ce travail est de déterminer les caractéristiques géotechniques et les

constituants chimiques de la latérite à étudier. La connaissance de ces caractéristiques est

indispensable à la compréhension des phénomènes et réactions qui se produisent dans le

processus de stabilisation biotechnologique et de prévoir la qualité du produit à obtenir.

L’étude d’identification a été faite à partir des travaux pratiques effectués au sein du

Laboratoire National des Travaux Publiques et du Bâtiment à Alarobia et au sein du

laboratoire de l’HOLCIM sis à Ibity. Nous avons quand même essayé d’apporter notre point

de vue et interprétation pour aboutir à des meilleurs résultats.

II.1. COLLECTE DE LA LATERITE

La réalisation d’une fosse pédologique est indispensable en vue d’établir la fiche d’identité

du sol représentatif pour la latérite à étudier. La latérite utilisée a été collectée sur un même

site. Pour ce faire, une fosse pédologique de taille 150 cm x 150 cm a été creusée dont la

profondeur arrive jusqu’à 80 cm pour l’échantillon destinée à la caractérisation au laboratoire

(Analyse de constituant chimique, minéralogique et géotechnique) et destinée à la

réalisation des essais de stabilisation.

II.2. CARACTÉRISATION DE LA LATERITE

II.2.1. PROPRIETES PHYSIQUES ET MECANIQUES

II.2.2. TENEUR EN EAU

La teneur en eau est définie par le rapport, de la masse d’eau à la masse des grains des

échantillons des éléments secs, après dessiccation à 105°C pendant 24 heures pour avoir un

poids constant. Elle est exprimée en pourcentage et aussi elle correspond à la totalité de la

quantité d’eau interstitielle ainsi qu’une partie de l’eau absorbée et d’une très faible quantité

d’eau de constitution. Elle est donnée par la relation :

𝜔% =𝑊𝑤

𝑊𝑠𝑥100

𝜔% : Teneur en pourcentage

𝑊𝑤 : Poids d’eau

𝑊𝑠 : Poids de sol sec

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Rolland Bruno 24

II.2.3. POIDS SPECIFIQUE, MASSE VOLUMIQUE ET DENSITE APPARENTE

II.2.3.1. POIDS SPECIFIQUE (𝛄𝐬)

C’est le rapport du poids du matériau sec au volume des grains du sol, exprimé en t/m3. Sa

détermination se fait avec le pycnomètre. Elle est donnée par la relation :

𝛾𝑠 =𝑊𝑠

𝑉𝑠

𝛾𝑠 : Poids spécifiques

𝑊𝑠 : Poids du sol sec

𝑉𝑠 : Volume du matériau sec

II.2.3.2. MASSE VOLUMIQUE(𝝆)

On appelle la masse volumique apparente est la masse volumique d’un mètre cube du

matériau pris en tas, comprenant à la fois des vides perméable et imperméable de la particule

ainsi que les vides entre particules.

II.2.2.3. DENSITE APPARENTE(𝜸𝒅)

C’est le quotient de la masse volumique apparente du matériau et celle de l’eau, exprimée

en t/m3. Elle s’écrit par la formule suivante :

𝛾𝑑 =𝜌𝑎

𝜌𝑒𝑎𝑢

Source [4]Photo 1: Essai de détermination de la densité

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Rolland Bruno 25

II.2.4. LIMITES D’ATTERBERG

Ils définissent conventionnellement les frontières entre les différents états du sol (liquide,

plastique ou solide) selon sa teneur en eau. On les effectue sur le matériau passant par le tamis

à maille carré d’ouverture 0,40 mm (module AFNOR N°27). L’essai s’opère en deux phases :

recherche de limite de liquidité et recherche de limite de plasticité 𝑊𝑝

II.2.4.1. LIMITE DE LIQUIDITE(𝑾𝒍)

Elle marque la teneur en eau au passage du sol d’état liquide à l’état plastique, notée

𝑊𝑙exprimée en %, mesurée à l’aide de l’appareil de Casagrande, qui est constitué par une

petite coupelle dans laquelle on met la terre et d’une came mue par une manivelle qui soulève

la coupelle et laisse brusquement retomber sur un socle rigide.

II.2.4.2. LIMITE DE PLASTICITE(𝑾𝒑)

Elle marque le passage du sol d’état plastique à l’état solide et se définit comme la teneur

en eau d’un petit rouleau de mortier qui se brise en morceaux lorsque son diamètre atteint

3mm. Elle est notée𝑊𝑝, exprimée en %.

II.2.4.3. L’INDICE DE PLASTICITE(𝑰𝒑)

L’indice de plasticité, exprimée en %, est la différence entre les limites de liquidité et de

plasticité qui caractérise la plasticité d’un sol comme indique le tableau le suivant :

Tableau 3:Norme de degré de plasticité d’un sol selon leur indice de plasticité

Indice de plasticité Degré de plasticités

5 à 10 Faible plasticité

1O à 20 Moyenne Plasticité

Supérieure à 20 Forte plasticité

Source [4]

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Rolland Bruno 26

Photo 2 :Appareil de Casagrande pour la détermination de plasticité

Photo 3: Rouleaux de mortier pour la détermination de limite de liquidité

II.2.5. ESSAI DE COMPRESSIBILITE DE PROCTOR

Le compactage est le premier moyen d’améliorer la résistance d’un sol. Pour être efficace,

il doit être réalisé sur un matériau possédant une teneur en eau assurant la lubrification des

grains du sol et leur permettant de se réarranger afin d’occuper le moins de place possible. Le

but de cet essai de Proctor est donc de déterminer cette teneur en eau appelée teneur en eau

optimale (TEO), de diminuer les vides dans un sol et d’augmenter ainsi la présence de grains

dans une unité de volume.

Notre échantillon est compacté dans le moule avec la dame Proctor en 5 couches dont chaque

couche recevra 25 coups.

Source : [4] Photo 4:Essai PROCTOR

Photo 5:Moule utilise pour l’essai PROCTOR

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II.2.6. ESSAI DE PORTANCE OU ESSAI C.B.R. (Californian Bearing Ratio)

Le CBR est un essai de poinçonnement réalisé dans des conditions bien définies sur des

échantillons moulés suivant la méthode de PROCTOR avec des énergies et des teneurs en eau

déterminées. L’eau joue un rôle important sur la capacité portante des sols, à une teneur

déterminée, après saturation à 96 heures dans le bac à imbibition.

L’indice portant CBR exprime en pourcentage dans le même temps un enfoncement donné

dans le sol étudié d’une part et dans un matériau type d’autre part, la qualité de suivant :

Tableau 4:Norme de la qualité d’un sol selon l’indice de Portance [4]

Indice de portance CBR Qualité d’un sol

< 5 Très mauvais

5 à 10 Mauvais

10 à 15 Moyen

15 à 30 Bon

> 30 Très bon

Photo 6:Moule chargé de latérite avant saturation dans le bac à imbibition

Source : [4]

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II.2.7. ANALYSE GRANULOMETRIQUE

Le but de cette analyse consiste à déterminer la quantité respective des différents éléments

constituants les sols (graviers, sables, limons, argiles) par rapport au poids total sec, selon les

diamètres des grains.

L’obtention de la courbe granulométrique se fait en deux parties :

• Par tamisage, pour les grains supérieurs à 80μm ;

• Par sédimentation pour ceux inférieures à 80μm.

II.2.7.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE

L’analyse granulométrique par tamisage consiste à fractionner à l’aide d’une série de

tamis, classée par ordre décroissant, un matériau en plusieurs classes granulaires.

Le poids des différents refus est rapporté au poids initial du matériau, les pourcentages

ainsi obtenus servent à établir la courbe granulométrique.

Photo 7:Lavage lors de l’analyse granulométrique par tamisage

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Rolland Bruno 29

II.2.7.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR SEDIMENTATION

Cette méthode utilise la différence de vitesse de décantation des particules d’un sol

préalablement mis en suspension dans l’eau. Les particules les plus grosses se déposent les

premières et les plus fines les dernières. Sa vitesse de chute est donc fonction du diamètre des

grains et donnée par la relation suivante :

𝑉 =𝑔(𝜌𝑠 − 𝜌𝑙)

18𝑛𝑥𝐷2

𝑽: vitesse de chute de la particule, en m/s

𝑫: Diamètre de la particule, en m

𝝆𝑺: Masse volumique des particules solides, en kg /m3

𝝆𝒍: Masse volumique du liquide, en kg /m3

𝒈:Accélération de la pesanteur, en m/s2

𝒏: Viscosité dynamique en kPa.s

Quelques traitements appropriés sont nécessaires avant d’effectuer cette analyse par

sédimentométrie comme :

▪ Addition de l’acide chlorhydrique dilué pour l’élimination du fer,

▪ Ajout d’eau oxygénée pour la destruction des matières organiques ;

▪ Addition du floculant comme l’hexamétaphosphate de sodium pour la dispersion des

particules : annulation des forces électrostatiques entre les feuillets d’argile.

On mesure la variation de densité de la suspension dans le temps à une hauteur donnée.

Cette densité indique la concentration en particules ayant un diamètre égal ou inférieur à un

diamètre D appelé diamètre équivalent, donnée par la relation de STOKES

𝐷 = √18𝑛

𝑔(𝜌𝑠−𝜌𝑙).

𝐻𝑟

𝑡 avec 𝑉 =

𝐻𝑟

𝑡

Avec : Hr : densité de la suspension ; t : temps de décantation

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Rolland Bruno 30

Photo 8:Mise œuvre de l’analyse granulométrique par sédimentation

III.RESULTATS ET INTERPRETATIONS

III.1. CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES

Les résultats d’analyse des caractéristiques géotechniques de la latérite que nous avons

utilisés, comme la teneur en eau naturelle, le poids spécifique, la densité apparente, l’essai

C.B.R., les limites d’ATTERBERG, l’essai de compressibilité de PROCTOR sont donnés

dans le tableau suivant :

Tableau 5:Caractéristiques géotechniques de la latérite de VONTOVORONA [4]

Caractéristiques physiques et mécaniques

valeur

Teneur en eau naturelle W 13,1 %.

Poids spécifique γs 3,02 T/m3

Densité apparente γd 1,78 T/m3

Masse volumique apparente 1,78 T/m3

sèche 1,57 T/m3

Limites

d’ATTERBERG

Limite de liquidité 𝑊𝑙 62,1 %.

Limite de plasticité 𝑊𝑝 40,1 %.

L’Indice de plasticité 𝐼𝑝 22,0 %.

Essai de

Compressibilité de

PROCTOR

teneur en eau optimale 𝑊𝑜𝑝𝑡 26 %,

poids volumique sec maximal de :𝛾𝑜𝑝𝑡 16,28 T/m3

Essai de portance ou Essai

C.B.R

Enfoncement en 2,5 mm 30,3 %

Enfoncement en 5 mm 31 %

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Rolland Bruno 31

D’après la classification précédente, l’échantillon étudié ici peut être classé comme sol

ayant une plasticité forte. La teneur en eau optimale est de 26%.

L’indice de portance à prendre en compte est donc 31%. Le résultat nous montre que le sol est

de très bonne qualité si on devrait l’utiliser dans la construction des ouvrages ou de matériau

en terre.

Analyse granulométrique :

• Analyse granulométrique par tamisage :

Dans m h =1260,5g de latérite brute, on obtient une masse sèche m s1 = 19,4g de grains

supérieurs à 80µm de diamètre.

Tableau 6:Résultats de l’Analyse granulométrique par tamisage [4]

Module AFNOR Ouverture de tamis

mm

Refus cumules en

%

Tamisas cumules

en %

37 4,00 0,00 100,00

34 2,00 0,00 100,00

31 1,00 0,13 99,87

26 0.315 0,77 99,10

24 0,200 0,31 98,79

20 0.080 0,45 98,34

Notre échantillon est très difficile à laver lors du lavage granulométrique. D’après ce

tableau, il possède une quantité très importante en fine car il occupe jusqu’à 98,26% par

rapport au brut.

La courbe granulométrique par tamisage est la représentation en masse des grains de

dimensions en fonction du module. Elle est exprimée par la relation suivante :

%𝑇𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎𝑡 = 𝑓(𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒)

Les valeurs du module dans le tableau précédent sont déterminées par la formule suivante :

𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 = 31 + 10 𝐿𝑜𝑔(𝑜𝑢𝑣𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑒𝑛 𝑚𝑚)

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Rolland Bruno 32

Figure 3:Courbe granulométrique par tamisage

III.2. ANALYSE CHIMIQUES

Le résultat de l’analyse des constituants chimiques de notre échantillon est résumé par le

tableau suivant :

Tableau 7:Résultat de l’analyse des constituants chimique de la latérite de

VONTOVORONA. [4]

Constituants Teneur en %

SiO2 31,54

Al2O3 25,94

Fe2O3 26,0

TiO2 4,40

CaO Traces

MgO Traces

SO3 Traces

K2O Traces

Cr2O3 traces

MnO 0,1

Na2O 0,09

P2O5 0,51

Perte au feu 11,29

20 24 26 31 34 37

Série1 98.34 98.79 99.1 99.87 100 100

97

98

99

100

Tam

isat

s e

n %

Module

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Rolland Bruno 33

Notre échantillon de latérite est très riche en oxyde de fer II (Fe 2 O 3). D’autre élément

comme l’oxyde d’aluminium et l’oxyde de silicium sont en quantité importante.

De plus, d’après la classification de MARTIN et DOYEN, qui se base sur le rapport :

𝑲𝒊 =𝑺

𝑹=

𝑺𝒊𝑶𝟐

𝟔𝟎𝑨𝒍𝟐𝑶𝟑

𝟏𝑶𝟔+

𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑

𝟏𝟔𝟎

La latérite de Vontovorona a une valeur de K i ’≈ 1,2908, donc, on peut la classer comme

des latéritiques vrais car cette valeur de Ki est sensiblement égale à 1,33.

Le tableau suivant montre la comparaison de la composition chimique de la latérite de

Vontovorona par à d’autres gisements :

Tableau 8:Comparaison de la composition chimique de la latérite de Vontovorona par

rapport à d’autres gisements. [17]

Localité Alakamisy

Ambohidratrimo

Campus

Universitaire

Vontovorona

Antanambaobe

Mananara Nord

Constituants Teneur en %

SiO2 25,30 13,80 61,59

Fe2O3 9,90 15,70 0,40

Al2O3 42,70 45,70 24,70

Par rapport à d’autres gisements de latérite comme la latérite de Campus Universitaire de

Vontovorona, la latérite d’Alakamisy Ambohidratrimo et d’Antanambaobe Mananara Nord,

notre échantillon est très riche en fer.

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Rolland Bruno 34

Chapitre III : PREPARATION DES MATIERES PREMIERES ET FABRICATION

DES EPROUVETTES

Dans ce chapitre, nous avons effectué des études systématiques sur de la stabilisation de la

latérite par les activités des microorganismes.

III.1. LES MATERIELLES UTILISES

Les matérielles sont des outils nécessaires utilises dans la production des produits finis.

Pour la stabilisation biotechnologie, on utilise des matérielles suivantes :

➢ Bac de réduction

➢ Moule

➢ Presse hydraulique TESTWELL multidirectionnelle

III.2. PROCESSUS DE PRODUTION

Le schéma indique sous dessous est représenté le processus de production de la

stabilisation par biotechnologie.

Figure 4:Schéma de processus de la stabilisation de la latérite par biotechnologique

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Rolland Bruno 35

III.2.1. CONFECTION ET PREPARATION DES MATERIELS

III.2.1.1. BAC DE REDUCTION

Le bac de réduction est fabriqué à partir d’un bidon d’huile alimentaire de la capacité 20

litres. Il faut bien laver avec l’eau savonneuse pour éliminer la trace d’huile puis on le sèche.

On coupe avec une lame scie métaux dans une certaine de précision a 4

5 de sa hauteur. Ce bac

a des dimensions suivantes telles que vingt-quatre centimètre (24 cm), de longueur, vingt-un

virgule cinq centimètre (21.5cm), de largeur et trente-deux centimètre (32 cm), de hauteur et

son volume est égal 16512𝑐𝑚3.

Chaque bac de réduction est numéroté n° 1 jusqu’à n° 06 et ils sont peints avec de la penture à

huile de couleur noir pour augmenter la quantité d’absorption de chaleur.

Photo 9:Le bac de réduction

III.2.1.2. LE MOULE

Nous avons utilisé un moule cylindrique, fabriqué à partir d’un tuyau GALVA, dans le Bloc

Technique d’Ankatso.

La dimension est le suivant :

- diamètre intérieur : 50 mm

- hauteur : 150 mm.

Photo 10:Le moule et piston

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Rolland Bruno 36

III.2.2. COLLECTE ET LA PREPARATION DES MATIERES PREMIERS

Dans notre expérimentation, la collecte et une préparation des matières premières sont

étapes très importantes. Ce sont : le tamisage de latérite, le tamisage du sable, le purin et l’eau

III.2.2.1. LE TAMISAGE DE LATERITE

L’extraction de latérite peut se faire manuellement ou avec une pelle mécanique. La latérite

utilise dans notre expérience est extrait avec une pelle mécanique. Avant l’utilisation de cette

latérite, elle est tamisée avec une série de tamis de 1mm de diamètre pour avoir des grains fins

et aussi pour éliminer les débris organiques et les autres substances ne sont pas nécessaires.

III.2.2.2. LE TAMISAGE DU SABLE

Le sable utilise a été prélevé au bord de la rivière d’Andromba à l’Est de la Campus

Universitaire de Vontovorona. Après la collecte, nous avons séché à ciel ouvert puis tamisé

dans une série de tamis de 1mm de diamètre. Il a été utilisé pour la correction

granulométrique de notre échantillon.

III.2.2.3. LE PURIN

Les purins sont des liquides qui se forment lors de la décomposition des fumeurs de bouse

de vache. Ces liquides sont de couleur noir clair et ils sont généralement chargés des éléments

solubles. Ils contiennent des matières organiques susceptible et capable s’insérer dans la

particule du sol pour former des agrégats. Cette substance organique est facilement

décomposable par les microorganismes des sols. La capacité du purin utilisé dans notre

expérience est égale 16,50 litres. Le purin utilise a été collecte dans la ferme des éleveurs des

bœufs qui se trouvent à la proximité Ouest de la Campus Universitaire.

III.2.2.4. L’EAU

Dans notre expérience nous avons utilisé de l’eau distillée pour éviter la contamination des

microorganismes présents dans notre échantillon de latérite et son activité.

III.2.2.5. LE MELANGEAGE (LATERITE ET SABLE) ET LE DOSAGE EN PURIN

III.2.2.5.1. Le mélangeage

Avant, on pèse la latérite et du sable puis ils sont bien mélangés. Dans notre expérience,

nous avons variés les pourcentages de latérite et du sable pour connaitre la vitesse de la

réduction microbienne.

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Rolland Bruno 37

Photo 11:. Le pesage

Photo 12:Le mélangeage

III.2.2.5.2. LE DOSAGE EN PURIN

Le dosage est une étape très importante dans notre expérience. Pour le dosage, le mélange

obtenu précédemment, on ajoute peu à peu du purin jusqu’à l’état de saturation.

III.2.3. LAREDUCTION MICROBIENNE

Cette étape est très importante dans notre travail. Elle est aussi une phase très délicate et

exige quelques conditions précises aux activités bactériennes et leur croissance.

Les microorganismes peuvent utiliser le fer ferrique comme accepteur d’électrons.

Cette réduction constitue une forme importante de respiration anaérobie c'est-à-dire au milieu

en absence d’oxygène de l’air. Le fer ferrique peut former des complexes avec des nombreux

composés organiques, ce qui lui permet par la suite de devenir soluble et à nouveau disponible

comme accepteur d’électron pour les bactéries réductrices de fer ferrique.

L’hydroxyde ferrique nouvellement précipité peut lui interagir avec d’autres substances non

biologiques, comme des substances humiques, pour réduire le fer ferrique en fer ferreux. Le

schéma de l’essai de la réduction microbienne est la suivante.

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Rolland Bruno 38

Photo 13:La réduction microbienne

La réaction correspondante à cette réduction du fer ferrique en fer ferreux peut s’écrire

comme la suivante :

Six essais ont été menés avec de composition d’échantillons différents pour la vérification de

la réaction de réduction biologique du fer. Le but de ces différents essais d’expérimentations

est de déterminer la méthode la plus efficace et rentable du point de vue technique et

économique.

Le tableau suivant nous donne la composition de l’échantillon de chaque essai.

Tableau 9:La composition de l’échantillon de chaque essai

Essai N° 1 N° 2 N° 3 N° 4 N° 5 N° 6

Pourcentage en%

Latérite

100%

0%

Sable

saturée

à l’eau

Latérite

100%

0% Sable

saturée à

purin

Latérite

95%

5% Sable

saturée à

purin

Latérite

90%

10%Sable

saturée à

purin

Latérite

85%

15%Sable

Saturée à

purin

Latérite 80%

20%Sable

Saturée à

purin

Réduction

microbienne en

milieu anaérobie 𝐹𝑒2+

𝐹𝑒3+

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Rolland Bruno 39

III.2.4. CONFECTION DES EPOUVETTES

Dans cette étape, on trouve deux opérations qui ne sont pas séparable. Ils sont : le moulage

et le démoulage.

Les matériels utilisés sont : moule, démouleur, et huile alimentaire. Ces matériels ont de rôle

respectif.

❖ Moule : elle donne la forme des produits.

❖ Démouleur : On utilise le piston pour presser l’échantillon dans un moule.

❖ Huile : On utilise comme l’agent de démoulage

III.2.4.1. LE MOULAGE

C’est une opération qui consiste de mettre de l’échantillon dans un moule pour avoir la

forme voulue.

Le moulage consiste à couler dans un moule une pâte ou un matériau qui a subi un

traitement ou non pour avoir la forme souhaitée et les reliefs à exécuter. D’une façon

générale, il existe trois types de moulage :

• Moulage par compression ;

• Moulage par injection et injection-compression ;

• Moulage par transfert.

Les caractéristiques de ces moulages sont : la fluidité, la présentation de la matière à

mouler (granulation, masse volumique apparente), la rapidité de réticulation (cuisson) et le

retrait. Le choix de la méthode de moulage doit être fait en fonction de la quantité et du coût

des pièces à produire ; du risque de déformation et des tolérances dimensionnelles ; du type de

matière et de la nature des charges et des renforts ; des dimensions des pièces ; des difficultés

de moulage et des opérations de finition. Notre matière à mouler (latérite en forme de pâte) se

présente sous forme granulaire. Un système de compression est donc indispensable pour

l’obtention d’un nouveau matériau ayant un comportement adapté à des efforts mécaniques :

une bonne résistance mécanique due à la forte cohésion entre les grains. C’est la raison du

choix du moulage par compactage pendant la confection des éprouvettes, c'est-à-dire le

moulage par compression. Nous avons utilisé le moule cité ci-dessus durant le travail.

L’objectif principal de ce moulage par compression est de :

• Réorganiser les particules du sol pour qu’elles puissent bien se lier entre elles

• Augmenter la densité sèche d'un sol, en chassant l'air qu'il contient ;

• Diminuer la porosité et la perméabilité du sol

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Rolland Bruno 40

Pour cela, nous avons utilisé la presse hydraulique multidirectionnelle bloc technique

d’Ankatso pour le moulage et le compactage des éprouvettes. Avant le moulage, nous avons

pesé de 230g pour chaque les échantillonnages. Nous avons adopté une force de compression

𝐹𝐶 = 30000𝑁 et de surface 𝑆 = 0,196𝑚2.

Photo 14:Presse hydraulique TESTWELL multidirectionnelle

III.2.4.2. LE DEMOULAGE

Il consiste à faire sortir l’éprouvette ainsi fabriquée dans le moule qu’il contient. Ceci

doit être fait soigneusement et délicatement afin d’obtenir des éprouvettes de forme bien

structurée en tenant centré le piston à travers le moule. Un système de démoulage, fabriqué à

partir d’un fer rond, est soudé à la moitié de la longueur de ce moule. De plus, nous avons

encore utilisé de l’huile au cours du moulage pour faciliter le démoulage et pour éviter le

collage de la pâte à la paroi interne du moule.

Photo 15. Echantillons des éprouvettes obtenues

III.2.6. SECHAGE

Cette étape est encore très essentielle pour notre étude. La réaction oxydation du fer

ferreux (Fe II) déjà réduit par les microbes en fer ferrique (Fe III) est la réaction importante

mise en jeu dans cette phase. Cette oxydation se fait dans des conditions aérobiques c'est-à-

dire, les éprouvettes sont laissées au contact de l’oxygène atmosphérique. Cet oxygène

constitue un remarquable accepteur d’électron pour l’oxydation spontanée du fer ferreux.

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Rolland Bruno 41

Au cours de cette phase, la ré-oxydation du Fer entraîne aussi l’amélioration de la

résistance mécanique et la résistance à l’eau de l’échantillon, c'est-à-dire les éprouvettes

commencent à faire prise et se durcissent. Dans notre expérience, nous avons sèche les

échantillons dans certaines conditions de la température pendant 7jours. Cette température est

supposée à la température ambiante qui est au voisinage 37°C qui est aussi la croissance des

microorganismes du sol.

Photo 16:Séchage après 7jours

III.2.7. LES ESSAIS PHYSIQUES ET MECANIQURES DES EPROUVETTES

III.2.7.1. ESSAI PHYSIQUES

III.2.7.1.1. DETERMINATION DE LA MASSE VOLUMIQUE APPARENTE𝝆𝒂𝒑𝒑

La masse volumique apparente c’est le rapport entre la masse de l’échantillon sec et son

volume. Elle s’exprime en kilogramme par mètre cube (Kg /m3) ou en gramme par centimètre

cube (g/cm3).

• Voici la procédure à suivre pour à chaque essai :

a) Les matériels

➢ La balance

➢ Règle graduée

b) Matériaux

➢ L’échantillon

c) Description d’essai

• Préparer les échantillons

• Peser l’échantillon pour avoir la masse sèche

• Mesurer sa hauteur H et son diamètre

• Déterminer son volume V en cm3et on détermine par la formule suivante :

𝑉 =𝜋𝑑2𝐻

4

• Calculer la masse volumique apparente à l’aide de la formule suivante :

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Rolland Bruno 42

𝜌𝑎𝑝𝑝 =𝑀𝑠

𝑉𝑠

𝜌𝑎𝑝𝑝: Masse volumique apparente en g/cm3

𝑀𝑠: Masse de l’échantillon sec en g

𝑉𝑠 : Volume en cm3

III.2.7.1.2. LA POROSITE

C’est la différence entre la masse humide de l’échantillon et la masse sec sur masse sec des

matériaux es toutes fois cent. Elle s’exprime en pourcentage.

• Description d’Essai

➢ Immerger l’échantillon jusqu’à l’obtention de la masse constante 𝑀ℎ

➢ Peser l’échantillon pour avoir la masse humide 𝑀𝑠

➢ Calculer la porosité de chaque essai à l’aide de la formule suivante :

𝑃% =𝑀ℎ − 𝑀𝑠

𝑀𝑠𝑥100

𝑃% : Porosité en %

𝑀ℎ : Masse de l’échantillon humide en gramme (g)

𝑀𝑠 : Masse de l’échantillon sec en gramme (g)

III.2.7.3. TEST MECANIQUE

Après le séchage, les éprouvettes subissent les essais à l’écrasement sur la presse

hydraulique (Photo N° II.16). Le principe consiste à positionner les éprouvettes entre les

plateaux d’une presse, puis soumettre progressivement à une charge jusqu’à la rupture par

compression (écrasement sous charge axiale).

La résistance à la compression est exprimée par la formule suivante :

𝑅𝐶 =𝐹𝑐𝑚𝑎𝑥

𝑆

𝑅𝐶: Résistance à la compression en bar

𝐹𝑐𝑚𝑎𝑥: Force de compression maximale en daN

𝑆: Surface de section en Cm2

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Rolland Bruno 43

IV. INTERPRETATIONS DES RESULTATS

IV.1. LA MASSE VOLUMIQUE APPARENTE

D’après la formule précédente, nous avons les valeurs dans le tableau suivant :

Essais Masse sec

en g

Volume en

cm3 Latérite /

sable en %

Masse

volumique

Apparente en

g/cm3

Masse

volumique

Apparente

moyenne

en g/cm3

N° 01 174 117,75 100%, 0% 1,48

1,53

N°02 179 117,75 100%, 0% 1,52

N°03 180 117,75 95%, 5% 1,53

N°04 181 117,75 90%, 10% 1,54

N°05 187 117,75 85%, 15% 1,59

N°06 184 117,75 80% ,20% 1,56

Photo 17:Les résultats des essais sur les calculs de la masse volumique apparente

D’apres ce tableau ci-dessus on obtient la graphique suivante. La masse volumique en

fonction de la poucentage de laterite et du sable.

Figure 5:Histogramme de la masse volumique en fonction des pourcentages d’essai

L’histogramme ci-dessus nous a permis de donner les conclusions suivantes :

Pour l’essai N°1 et N°2, qui sont des essais sans corrections granulometrique que nous

constatons que la masse volumique apparente des eprouvettes temoin (1,48g/cm 3) est

inferieur à celle de eprouvette N°2 (1,52g/cm 3).

A ce titre, la reaction microbienne rend l’éprouvette N°2 plus dense que l’éprouvette

temoin est due maturation seulement dans l’eau.

1.4

1.45

1.5

1.55

1.6

100% , 0% 100%, 0% 95% , 5% 90% , 10% 85% , 15% 80% ,20%

la masse volumique apparente

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Rolland Bruno 44

Pour l’essai N°3, 4 et 5 ( saturCation au purin), nous remarquons que les masses volumiques

apparentes croisent au fur et à mésure qu’ on augmente les teneurs en sable ; cela veut dire

que la correction granulometrique influe directement sur la masse volumique des éprouvettes.

Au de la 15% en sable, nous constatons que la masse volumique decroit.

IV.2. LA POROSITE

Voici les résultats sur le test de la porosité présentés dans le tableau ci- dessous.

Tableau 10: La porosité en %

Essais

Masse

humide Mh

en g

Masse

Sec en g

latérite /

sable en

%

Porosité

en %

N° 01 230 174 100%, 0% 32,18%

N°02 230 179 100%, 0% 28,49%

N°03 230 180 95%, 5% 27,78%

N°04 230 181 90%, 10% 27,07%

N°05 230 187 85%, 15% 22,99%

N°06 230 184 80% ,20% 25%

Pour bien clarifier le tableau ci-dessus nous allons tracer le graphique qui montre les

variations de la porosité pour chaque essai.

Figure 6:Histogramme de la porosité en fonction du pourcentage de la latérite et du

sable

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

100% ,0%

100%,0%

95% , 5% 90% ,10%

85% ,15%

80%,20%

Po

rosi

te e

n %

Pourcentage de laterite et du sable

Porosite en %

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Rolland Bruno 45

D’après le graphe ci-dessus, nous remarquons que contraire à la figure précédente, la

porosité décroit si on augmente la teneur en sable d’après la figure N°5.

• L’essai témoin : le premier essai, la latérite est saturée dans l’eau seulement la valeur

de la porosité obtenue est 32,18%.

• Pour les essais N°2, 3 et N°4, la porosité diminue faiblissant de 28,49% à 27,07%.

• Pour l’essai N°5, avec 85% de la latérite et 15% de sable et saturée dans le purin, la

porosité est minimale ; c’est-à-dire les vides diminuent.

• L’essai N°6, nous montre qu’à 20% de sable, la porosité de notre éprouvette

augmente ; c’est-à-dire la perméabilité augmente

IV.3. TEST DE LA RESISTANCE A LA COMPRESSION

D’après test de la force de compression que nous avons effectué, on obtient les résultats

dans le tableau suivant :

Tableau 11:La résistance à la compression en bar

Essai latérite et sable en %

Résistance à la compression en

bar

N°1 100%,0% 24,5

N°2 100%, 0% 30,6

N°3 95%,5% 40,8

N°4 90%,10% 53,1

N°5 85%,15% 86,7

N°6 80%,20% 84,2

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Rolland Bruno 46

Figure 7:Courbe de la résistance de compression en fonction du pourcentage des essais

Cette courbe montre que les propriétés mécaniques des matériaux évoluent en fonction des

pourcentages de latérites et du sable avec une durée deux semaines de maturation.

• Pour l’essai n°1, et essai n°2 : essais sans correction granulométrique, on remarque

que la résistance mécanique des éprouvettes saturées dans l’eau (24,5 bars) est

inférieure à celles qui sont saturées dans le purin de bœuf (30,6 bars). Cette

augmentation est due à l’action des microorganismes dans le purin par la latérite, c’est

à dire la réduction microbienne du fer ferrique en fer ferreux. Cette réduction peut être

maximale (entraine une augmentation de la résistance à la compression), si le temps de

maturation augmente pendant quelques semaines.

• Pour l’essai n° 3 et n°4 : la latérite et le sable sont saturés dans le purin, nous

constatons d’après la figure ci-dessus que la résistance à la compression augmente au

fur et à mesure qu’on augmente le taux de sable de 5% à 10 %, c'est-à-dire que la

correction granulométrique influe sur la résistance mécanique des éprouvettes.

• Pour l’essai n°5 : 85 % de latérite et 15 % de sable qui sont mélangés et puis saturés

dans le purin, la résistance à la compression est optimale de l’ordre de 86,7 bars, et le

gain est de 353,8 % par rapport à celui de l’éprouvette témoin (24,5 bars) après une

semaine de séchage. Cela veut dire qu’a cette proportion, la compacité est maximale,

et le fer ferreux s’oxyde en donnant des fers ferriques pendant le séchage qui est le

responsable de cette augmentation spectaculaire de la résistance.

• Pour l’essai n°6 : 80% de latérite et 20% de sable, la résistance mécanique diminue à

cause de l’excès de sable, qui entraine l’augmentation des volumes de vide.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

100% ,0% 100% ,0% 95%, 5% 90% ,10%85% ,15%80%, 20%

resistance à la compression en bar

resistance à la compressionen bar

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Rolland Bruno 47

Chapitre IV : ETUDES DES IMPACTS DE LA STABILISATION PAR LES

MICROORGANISMES DU SOL PAR RAPPORTS AUX AUTRES

STABLILISATIONS

Nous comparons les impacts de stabilisation par les microorganismes du sol par rapport la

stabilisation au ciment.

Tableau 12:Etudes des impacts de la stabilisation par les microorganismes du sol par

rapport les autres stabilisations

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Rolland Bruno 48

Types Caractéristiques

Impact du projet

par rapport à la

production de

brique par le

processus de

stabilisation au

ciment

La production de ciment possède plusieurs enjeux environnementaux :

-L’extraction des matières premières provoque :

• Dégagement des poussières

• Demande de combustible trop cher car à la cour de fabrication de

ciment a besoin beaucoup d’énergie. Par conséquent, il dégage

de gaz carbonique en grande quantité.

• Par contre la méthode applique ici n’utilise pas de ciment ni de

combustible.

Impact du projet

par rapport à la

production de

brique en terre

cuite

• Impact sur le milieu physique :

Des fumées se sont dégagées sur l’atmosphère au cours de

la cuisson des briques qui entraînent la pollution de l’air aux alentours

des lieux de fabrication.

• Impacte biologiques :

La cuisson de brique en terre cuite nécessite une grande quantité de bois

comme combustible (1 Kg de bois pour 3 briques). Ceci implique une

vaste superficie de forêt pour une grande production (57 597,72 kg de

bois est équivalent à 1 ha de forêt). Ainsi, cette déforestation entraîne la

dégradation directe de la biodiversité.

• Impacts sur le milieu humain :

Les fumées dégagées au cours de la cuisson des briques ont des

conséquences sur la santé des briquetiers et les habitants environnants

(comme la maladie des poumons ou les allergies). Outre les maladies,

ces fumées dégagent une odeur gênante.

Impact socio-

économique

L’usine fournira de nouveaux emplois aux quelques personnes donc le

taux de chômage diminue et le pouvoir d’achat augmente.

Pour la remise en état des lieux, les propriétaires de l’usine vont aider la

commune du lieu d’implantation à réaliser quelques-uns de leur projet.

Impact

environnemental

Toute activité de fabrication ou de production à l’échelle industrielle

provoque l’effet sur l’environnement. Par contre, la méthode par

biotechnologique ne pose pas un grand problème sur l’environnement.

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Rolland Bruno 49

D’après ce tableau nous pouvons dire que du point de vue environnementale, notre projet de

stabilisation de la latérite par biotechnologie est très avantageux par rapport aux autres

procédés de fabrication de brique : on n’utilise pas de combustible, donc sans émission de

fumée, par l’apport de stabilisant chimique. Ainsi, on peut penser à la fabrication de

matériaux par la méthode biotechnologique pour lancer la politique de construction à

Madagascar avec conservation de l’environnement.

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CONCLUSION

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53

Pour conclure, on peut affirmer que la saturation de la latérite dans le purin de bœuf, et

couplée avec une correction granulométrique en additionnant avec du sable améliore la

résistance à la compression des éprouvettes pendant les essais expérimentaux [4]. Les études

expérimentales nous montrent que : L’action des microorganismes dans le purin de bœuf en

anaérobie, réduit le fer ferrique en fer ferreux, et qui se réoxyde pendant le séchage des

éprouvettes pour redevenir le fer ferrique qui est le responsable de l’augmentation de la

résistance à la compression des échantillons. L’apport en sable à 15% : c'est-à-dire 85 % de

latérite et 15 % de sable qui sont mélangés et puis saturés dans le purin de bœuf pendant deux

semaines, améliore la compacité des éprouvettes, et nous avons obtenus une résistance à la

compression optimale de l’ordre de 86,7 bars, et le gain est de 353,8 % par rapport à celui de

l’éprouvette témoin (24,5 bars) après une semaine de séchage. Notre étude nous a permis de

confirmer que la stabilisation de la latérite par la biotechnologie en couplant avec un apport en

sable améliore la qualité des produits en terre crue. Ces résultats méritent d’être confirmés à

l’échelle pilote, en vue d’une application effective.

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES

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I

[1] M. Massamba NDIAYE, « Contribution à l’étude des sols latéritiques du Sénégal et

Brésil », 162 p, Thèse Doctorat en Cotutelle entre l’université Paris est et l’université cheikh

AntaDiop de Dakar, le 9 septembre 2013.

[2] RIQUIER J. Latérite et latéritisation à Madagascar. Pédologue de 1’I.R.S.M. 3ème

Congrès de l’ASPOI.

[3] R. MAIGNIEN. Compte rendu des recherches sur les latérites, Docteur ès Sciences ; en

1964 ; 232p

[4] RANDRIANANTENAINA Lovaritina. Contribution à la stabilisation de latérite par le

purin de bœuf,

Cas de latérite de Vontovorona. Mémoire de fin d’Etude en Génie Chimiques d’ESPA.

2013 ,106p

[5] RAZAFIMANDIMBY Anjaramalala. Contribution à l’étude de quelques échantillons

D’argiles Malgaches d’intérêt économique. Thèse de Doctorat d’État Es-sciences

Antananarivo, 1985

[6] Zondje Poanguy BernadinBohi. Caractérisation des sols latéritiques utilisés en

construction routière : cas de la région de l’Agneby (Cote d’Ivoire). Mémoire de fin d’étude,

2008, 144p

[7] ANDRIAMIHAJA RAKOTOARILINA B. Étude chimique des latérites des Hauts

plateaux de Madagascar. Thèse de 3ème cycle en Chimie minérale. Faculté des Sciences,

Université d’Antananarivo, 1988.

[8] Monsieur BRIDE Michel.Ingénieur Conseil. Latérite doc. 08-08-2012

[9] ABD-EL MALIK DIT SIRADJ’EDDINE MOHAMED SAID M., Contribution à l’étude

de stabilisation de la latérite par la paille de riz : Approche biochimique, Mémoire de fin

d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Études Approfondie en Sciences des Matériaux,

ESPA, Université d’Antananarivo, 2006.

[10] LA CROIX A. « Minéralogie de Madagascar ».

[11] MESSI A Valorisation de la latérite du Gabon comme matériau de construction

économique, Mémoire DEA INS de Lyon, 1984.

[12] RAKOTONDRAVALY Désiré Alphonse, Essai de fabrication de briques en terre

stabilisée, à base de stabilisants routiers, cas de la latérite de VONTOVORONA, Mémoire de

fin d’études pour l’obtention du Diplôme d’Études Approfondies en Sciences des Matériaux,

Université d’Antananarivo 2003.

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II

[13] SOUBIES François. Contribution à l’étude de la pédogenèse ferralitique. Morphologie,

minéralogie et évolution géochimique des formations superficielles de la cuvette

d’Ambalavao (Madagascar). Thèse de Doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse, 1973.

[14] ANDRIAMANANTSOA Elie, RAKOTO Dominique J. Contribution à une étude

Interdisciplinaire des sols ferralitiques malgaches ; Matériaux de construction 107p

[15] RANDRIAMALALA Tiana Richard. Aptitude au traitement chimique des sols de projet

routier. Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Études Approfondieen

Sciences des Matériaux, ESPA, Université d’Antananarivo, 2003.

[16] ROBISONARISON Guy Joël et RAZAFIMAHALEO Rabenatoandro James,

Contribution à la valorisation de latérite comme matériaux de construction, Mémoire de fin

d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Études Approfondie en Chimie Minérale, ESPA,

Université d’Antananarivo, 1990.

[17] RANDRIANA Nambinina Richard Fortuné, Contribution à la stabilisation des latérites

par élaboration d’un liant oxyde de fer et de silice active, Thèse de Doctorat du IIIème Cycle,

ESPA, Université d’Antananarivo, 2004.

[18] DOAT Patrice, HAYS Alain, HOUBEN Hugo, MATUK Silvia, VITOUX François,

Construire en terre, Revues Scientifiques, Collection An Architecture, 1979.

[19] MUÑOZ, E. (1994). Una visión de la Biotecnología : Principiospolíticosy problemas.

Madrid (Es- pagne) Ed. FondoInvestigaciónSanitaria.

[20] Infoagro (http://www.infoagro.com/semillas_viveros/semillas/biotecnologia.asp)

[21] Organisation des Nations-Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture (FAO)

(http://www.fao.org/ DOCREP/003/X3910E/X3910E00.htm).

[22] Les sols stabilises-guide matériaux pays gatine 2011, Revue scientifique

[23] www.afes.fr/afes/sds/ SDS214p 205_MUNCH.pdf, consulté le 09 février 2012

[24] www.academie-agriculture.fr/ médiathèque/ séances/.../20041208 resume1.pdf, consulté

le 09 février 2012

[25] www.google.com/search/latérites/sols tropicaux/ réduction microbienne du fer.html,

consulté le 14 février 2012

[26] www.google.com/cours/ réduction microbienne du fer.com.pdf, consulté le 14 mars 2012

[27] Mlle BEDJAD Souad. Contribution à l’étude des caractéristiques microbiologiques des

sols dans la région de Ouargla (cas de l’exploitation de l’université de Ouargla). Mémoire de

fin d’étude en vue d’obtention du diplôme d’ingénieur d’Etat en Science Agronomiques, le

23 /06/2011, 84p

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III

[28] P. SEGALEN. Le fer dans le Sol

[29] CHAMSSOUDINE Housseni Boinali, Apport de la géotechnique et géophysique sur la

construction de route et de bâtiment, Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du diplôme en

maitrise des sciences et techniques en géophysique appliquée, Faculté des Sciences,

Université d’Antananarivo, 2009.

[30] Mailloux. A et Chenard. J., 2011, Les essais qualitatifs réalisés sur les enrobés et leurs

constituants, 38pages

[31] Takala Boris Honore. Caractérisation Géotechnique et Evaluation En Construction

Routières des Latérites, 17p, April 2017.

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IV

Table des matières

TENY FISAORANA .................................................................................................................. i

SOMMAIRE .............................................................................................................................. ii

LES LISTES DES ACRONYMES ........................................................................................... iii

LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... iv

LISTE DES PHOTOS ................................................................................................................ v

LISTE DES FIGURRES ........................................................................................................... vi

INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1

PREMIERE PARTIE I : GENERALITES ET ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES ....... Erreur !

Signet non défini.

Chapitre I : GENERALITES SUR LA LATERITE ............................................................ 2

I.1. DEFINITION [3] [4] [5] [12] .............................................................................................. 2

I.2. HISTOIRIQUES [3] [6] ....................................................................................................... 2

I.3. PROCESSUS DE LATERISATION [4] [7] ........................................................................ 3

I.4. LES FACTEURS DE LATERISATION [4] [7] ................................................................. 3

I.4.1. CLIMAT .............................................................................................................................. 3

I.4.2. LA TOPOGRAPHIE ..................................................................................................... 4

I.4.3. LA VEGETATION ....................................................................................................... 4

I.4.4. ROCHE MERE ............................................................................................................. 4

I.5. LES CONSTITUANTS DES LATERITES [7] [8] [9] ....................................................... 4

I.6. CLASSIFICATION DES LATERITES [4] [10] [11] [12] .................................................. 5

I.6.1. CLASSIFICATION DES LATERITES SELON LACROUIX (1913) ........................ 5

I.6.2. CLASSIFICATION DES LATERITES SELON MARTIN ......................................... 6

I.6.3. CLASSIFICATION PEDAGOGIQUE ......................................................................... 6

I.7. STRUCTURE DE LATERITE [4] [5] ................................................................................ 7

I.8. CARACTERISTIQUES DES LATERITES [4] [6] [10] [13] [14] ..................................... 8

I.8.1. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES ............................................................................ 8

I.8.2. CARACTERISTIQUES MINERALOGIQUES ........................................................... 8

I.8.3. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ......................................................................... 8

I.8.3.1. COULEUR ................................................................................................................. 8

I.8.3.2. DENSITE ................................................................................................................... 9

I.8.4. LES CARACTERISTIQUES DES LATERITES ALUMINEUSES ET DES

LATERITES FERRUGINEUSES .......................................................................................... 9

I.9. UTILISATION DES LATERITES [15] [16] [17] [18] ..................................................... 10

I.9.1. EN GENIE CIVIL ....................................................................................................... 10

I.9.1.1. FABRICATION DES MURS TRADITIONNELLE MALGACHES ..................... 10

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V

I.9.1.2 ENDUIT TRADITIONNELLE ................................................................................. 10

I.9.1.3. FABRICATIONS DES BLOCS .............................................................................. 10

I.9.1.4. CONSTRUCTIONS ROUTIERE ............................................................................ 11

I.9.2. UTILISATIONS DES LATERITES EN AGRICULTURE ....................................... 11

I.9.3. UTILISATIONS DES LATERITES EN CERAMIQUES ......................................... 11

I.9.4. UTILISATIONS DES LATERITES EN METALLURGIE ....................................... 11

Chapitre II : LA BIOTECHNOLOGIE [19] [20] [21]........................................................... 11

II.1. DEFINITION .................................................................................................................... 11

II.2. LE DEBUT DE LA BIOTECHNOLOGIE ...................................................................... 12

II.3. LES BUTS DE L’UTILISATION DE LA BIOTECHNOLOGIE ................................... 12

Chapitre III : LA STABILISATION [4] ................................................................................. 12

III.1. DEFINITION .................................................................................................................. 12

III.2. OBJECTIFS .................................................................................................................... 13

III.3. TYPES DE STABILISATION ....................................................................................... 13

III.3.1. STABILISATION MECANIQUE ........................................................................... 13

III.2. STABILISATION PHYSIQUE .................................................................................. 13

III.3. STABILISATION CHIMIQUE .................................................................................. 13

Chapitre IV : STABILISATION BIOTECHNOLOGIQUE [4] [16] [22] [23] [24] [25]

[26] [27] [28] ............................................................................................................................... 14

IV.1. DEFINITION .................................................................................................................. 14

IV.2. LE MICROORGANISME .............................................................................................. 14

IV.2.1. DEFINITION ........................................................................................................... 14

IV.2.2. CLASSIFICATION DES MICROORGANISMES ................................................. 14

IV.2.3. LA REPARTIONS DES MICROORGANISMES .................................................. 14

IV.2.4. DENSITE ................................................................................................................. 14

IV.2.5. ROLES DES MICROORGANISMES DU SOL ..................................................... 14

VI.3. LES MATIERES FAVORISANT LA REDUCTION .................................................... 15

VI.4. LES FACTEURS ECOLOGIQUES DOMINANTS ...................................................... 15

IV.4.1. Le pH ........................................................................................................................ 15

IV.4.2. TEMPERATURE ..................................................................................................... 15

IV.4.3. LE POTENTIEL D’OXYDO-REDUCTION .......................................................... 16

IV.4.4. L’HUMIDITE .......................................................................................................... 16

IV.5. LE MECANISME DE LA REDUCTION DE FER FERRIQUE EN FER FERREUX

PAR LES MICROORGANISMES .......................................................................................... 17

Chapitre V : CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES LATERITES, [15] [29]

[30] [31] ....................................................................................................................................... 18

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VI

V.1. ESSAI D’IDENTIFICATION : But et Principe ........................................................... 18

V.1.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE ....................................................................... 18

V.1.1.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE ...................................... 18

V.1.1.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR SEDIMENTOMETRIE ..................... 18

V.1.2. LIMITES D’ATTERBERG ....................................................................................... 19

V.2. ESSAIS DE CARACTERISATION : BUT ET PRINCIPES ...................................... 19

V.2.1. ESSAI DE COMPACTAGE OU ESSAIPROCTOR ................................................ 19

V.2.2. ESSAIS DE PORTANCE CALIFORNIEN (CALIFORNIA BEARING RATIO

CBR) ..................................................................................................................................... 20

DEUXIEME PARTIE II. ETUDES EXPERIMENTALES ....................................................... 2

Chapitre I : LOCALISATION DE LA LATERITE............................................................... 22

Chapitre II : COLLECTE ET CARACTERISATION DE LA LATERITE ....................... 23

I. COLLECTE DE LA LATERITE ......................................................................................... 23

II. CARACTÉRISATION DE LA LATERITE ....................................................................... 23

II.1. PROPRIETES PHYSIQUES ET MECANIQUES ....................................................... 23

II.1.1. TENEUR EN EAU ........................................................................................................ 23

II.1.2. POIDS SPECIFIQUE, MASSE VOLUMIQUE ET DENSITE APPARENTE ............ 24

II.1.2.1. POIDS SPECIFIQUE (𝛾𝑠) ......................................................................................... 24

II.1.2.2. MASSE VOLUMIQUE (𝜌) ....................................................................................... 24

II.1.2.3. DENSITE APPARENTE(𝛾𝑑) ................................................................................ 24

II.1.3. LIMITES D’ATTERBERG ....................................................................................... 25

II.1.3.1. LIMITE DE LIQUIDITE(𝑊𝑙) ............................................................................... 25

II.1.3.2. LIMITE DE PLASTICITE(𝑊𝑝) ............................................................................ 25

II.1.3.3. L’INDICE DE PLASTICITE(𝐼𝑝) .......................................................................... 25

II.1.5. ESSAI DE PORTANCE OU ESSAI C.B.R. (Californian Bearing Ratio) ............... 27

II.1.6. ANALYSE GRANULOMETRIQUE ........................................................................ 28

II.1.6.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE ...................................... 28

II.1.6.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR SEDIMENTATION .......................... 29

III.RESULTATS ET INTERPRETATIONS ........................................................................... 30

III.1. CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES ............................................................ 30

III.3. ANALYSE CHIMIQUES ........................................................................................... 32

III.3.1. L’ANALYSE CHIMIQUE : ..................................................................................... 33

Chapitre III : PREPARATION DES MATIERES PREMIERES ET FABRICATION

DES EPROUVETTES ............................................................................................................... 34

III.1. LES MATERIELLES UTILISES ................................................................................... 34

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VII

III.2. PROCESSUS DE PRODUTION .................................................................................... 34

III.2.1. CONFECTION ET PREPARATION DES MATERIELS .......................................... 35

III.2.1.1. BAC DE REDUCTION ............................................................................................ 35

III.2.2. COLLECTE ET LA PREPARATION DES MATIERES PREMIERS ....................... 36

III.2.2.1. LE TAMISAGE DE LATERITE .............................................................................. 36

III.2.2.2. LE TAMISAGE DU SABLE .................................................................................... 36

III.2.2.3. LE PURIN ................................................................................................................. 36

III.2.2.4. L’EAU ....................................................................................................................... 36

III.2.2.5. LE MELANGEAGE (LATERITE ET SABLE) ET LE DOSAGE EN PURIN ....... 36

III.2.2.5.1. Le mélangeage ........................................................................................................ 36

III.2.3. LAREDUCTION MICROBIENNE ......................................................................... 37

III.2.4. CONFECTION DES EPOUVETTES .......................................................................... 39

III.2.4.1. LE MOULAGE ......................................................................................................... 39

III.2.4.2. LE DEMOULAGE .................................................................................................... 40

III.2.6. SECHAGE ................................................................................................................... 40

III.2.7. LES ESSAIS PHYSIQUES ET MECANIQURES DES EPROUVETTES ................ 41

III.2.7.1.2. LA POROSITE ...................................................................................................... 42

III.2.7.3. TEST MECANIQUE ................................................................................................ 42

IV. INTERPRETATIONS DES RESULTATS ....................................................................... 43

IV.1. La masse volumique apparente ................................................................................... 43

IV.2. LA POROSITE ............................................................................................................ 44

IV.3. Test de la résistance à la compression : ....................................................................... 45

Chapitre IV : ETUDES DES IMPACTS DE LA STABILISATION PAR LES

MICROORGANISMES DU SOL PAR RAPPORTS AUX AUTRES STABLILISATIONS 47

CONCLUSION ........................................................................................................................ 53

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES ........................................ I

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Nom et Prénom : ROLLAND Bruno

Téléphone : 0346974045/ 0337377928

Titre : ESSAI DE STABILISATION DE LA LATERITE PAR LABIOTECHNOLOGIE

COUPLEE PAR UNE CORRECTION GRANULOMETRIQUE

Nombre de page : 53

Nombre de Tableau : 12

Nombre de Photos : 17

Nombre de Figure : 7

Résume

Ce travail est une recherche sur l’élaboration de la stabilisation de la latérite par la méthode

biotechnologique. La saturation de la latérite par le purin de bœuf avec l’apport de sable varie

de 5% à 20% de granularité fixée 1mm, soumise à une réduction microbienne dans un milieu

anaérobie pendant 2 semaines, puis pressé avec une pression de 15,31MPa constituent un

nouveau matériau de construction dont la résistance mécanique à l’état sec 86,7 bar avec une

porosité de 22,9%. Des évaluations socio-économiques ont été effectuées pour connaître la

rentabilité de ce mode de stabilisation. Enfin, l’analyse environnementale a été réalisée pour

cerner les enjeux environnementaux de cette méthode.

Mots clé : latérite, la biotechnologique, stabilisation ; la réduction microbienne de fer

ABSTRACT

This work is a research on the construction of laterite stabilization by the biotechnology.

The saturation of the laterite by the manure with the sand port varies from 5% to 20%, fixed

granularity at 1 mm, subjected to a microbial reduction in anaerobic medium for two weeks,

then press with a pressure of 15,31 MPa, constitute a new building materials with mechanical

resistance in the dry state 86,7 bar with a porosity of 22,99%.

Socio-economic change has been made to know the profitability of this stabilization mode.

Finally, environmental analysis has been completed to identify the issues environmental

aspects of this method.

Key words: laterite, biotechnologic, stabilization, microbial reduction iron

Encadreur : RATSIMBAZAFY Hery Mikaela