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REMERCIMENTS Nos remerciements vont à l’endroit de tous ceux qui ont intervenu de près ou de loin à l’aboutissement de notre projet. Tous les noms que nous n’aurions pas pu citer pas pour autant démérité de figurer parmi cette liste Nous remercions d’abord nos professeurs de l’université et plus particulièrement Mr BELHAQ Mohamed pour son attention particulière à nos préoccupations, Mr AKEF Abdelilah pour sa patience à notre égard, Mr LAKRAD Faouzi pour sa disponibilité et la confiance qu’il a su nous inculquer. Ensuite nous transmettons nos amitiés et nos remerciements à l’entreprise LPEE et plus précisément son personnel. On citera en effet le Directeur du Centre Technique Régional de Casablanca Mr El OTMANI. Le chef de la section qualité Hygiène sécurité et logistique Mr ZAOUATI Mustapha ainsi que son collegue Mr LAHOUBI Moustapha méritent tout aussi notre respect et notre considération. Nous adressons également nos chaleureuses amitiés à Mr El BELGHITI Abdelmjid, à Mr TAHEJ Tarik, à Mr BAIROUK Taha, à Mr SAJID Mehdi

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RESUME

Dans un contexte où plusieurs institutions et ONG font de la protection de l’environnement leur cheval de bataille, on assiste passivement à la dégradation des plages et au déséquilibre de l’écosystème. Cela est dû principalement aux prélèvements d’importantes quantités de sable afin de satisfaire les besoins de l’industrie, l’agriculture, la cuisine, la construction, etc. En effet le sable prélevé pour la construction est d’autant plus élevé qu’il y a d’infrastructures Le sable de mer est considéré actuellement comme la troisième source naturelle la plus consommée au monde après l’eau et l’air. Le sable de mer est le plus utilisé dans la construction dans le domaine du Bâtiment et du Génie Civil. La fabrication du béton et du mortier est fortement dépendante du sable de mer C’est donc dans cette perspective, que nous avons mené une étude sur le béton en faisant le mélange du sable de mer avec un autre sable dit sable de carrière ou sable concassé. La finalité étant d’évaluer à quel point le sable de carrière pourra remplacer le sable de mer pour la fabrication de béton. L’étude consiste en une comparaison entre 4 types de béton différents par leurs dosages en sable de mer et en sable concassé. Sur cette base, nous avons procédé dans un premier temps à plusieurs essais sur les matériaux que l’on a utilisés. Ces essais sont entre autre l’analyse granulométrique du sable et des graviers, l’équivalent de sable, le coefficient d’aplatissement, la masse volumique réelle et le coefficient d’absorption d’eau, l’essai de Los Angeles et l’essai Micro-Deval. La deuxième phase de l’étude concerne l’interprétation des résultats des essais qui a conduit à la détermination des dosages optimaux en matériaux des différents mélanges. La dernière phase consiste à la réalisation de 12 gâchées pour chaque type de mélange. Les cylindres confectionnés à partir de ces gâchées seront écrasés après 7 jours par compression et après 28 jours par compression et par fendage. Ainsi la conformité du béton sera contrôlée à la fin d’un calcul statistique effectué à base des résultats des écrasements, jugeant à quel point ce béton peut être utilisé dans la construction de bâtiments.

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ABSTRACT-Anglais At a time when many institutions and NGOs continue to fight against pollution and degradation of the environment, the beaches and the balance of the marine ecosystem are brutally damaged/ destroyed. Actually, this is mainly due to fact of taking large quantities of sand to meet the needs of industry, agriculture, nutrition, and construction.

The sea sand is currently considered the third most consumed in the world after water and air natural source. To be precise, it is the most used material in construction in the domain of Building and Civil Engineering. The making of concrete and mortar is highly dependent on sea sand. It is in this perspective, we conducted a study on the concrete by mixing sea sand with crushed sand, also called sand pit. The aim is to assess how the sand pit can replace sea sand for making concrete. The study is a comparison between four different types of concrete by their doses of sea sand and crushed sand. On this basis, we carry out, at first, several tests on the materials that were used. These tests are:  the particle size analysis of sand and gravel  sand equivalent  the flattening coefficient  the particle density and the coefficient of water absorption  Los Angeles test  Micro-Deval test. The analyse and the interpretation of this test results led us to the determination of optimal dosages materials for the formulation of different mixtures. The last step of the study is devoted to kneading the formulation components for each type of mixture. Cylinders made from these mixtures will be crushed after 7 days by compression and after 28 days by compression and traction.

Control of concrete will be done on base of statistical calculation results of crashes. The conclusion is to judge whether it conforms to standards and how useful is in building construction.

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‫‪Arabe‬‬

‫في الوقت التي باتت العديد من المؤسسات و المنظمات غير الحكومية تسعى إلى حماية البيئة‪ ،‬نعيش بشكل مؤسف تدهورا واضحا و‬ ‫اختالال في توازن النظم اإليكولوجية للشواطئ‪ ،‬و يرجع هذا عامة إلى اإلستخراج المستمر لكميات مهمة من الرمال لتلبية حاجيات‬ ‫الصناعة‪ ،‬الزراعة‪ ،‬الغذاء ا‪ ،‬البناء و ما إلى ذلك‬

‫و على هذا األساس‪ ،‬يعتبر الرمل حاليا ثالت مصدر طبيعي اكثر استهالكا في العالم‪ .‬فمجال البناء يستهلك كميات مهمة من هذه المادة و‬ ‫الرمال الشاطئية هي العنصر األساسي في صناعة الخرسانة و المالط‬ ‫‪.‬‬ ‫من هذا المنظور‪ ،‬أجرينا دراسة عن الخرسانة عن طريق خلط الرمل الشاطئي بنوع آخر من الرمل‪ :‬الرمل المسحوق‬ ‫‪.‬‬ ‫الهدف المنشود هو اإلجابة عن السؤال التالي‪ :‬إلى أي حد يمكن للرمل المسحوق تعويض الرمل الشاطئي في صناعة الخرسانة؟‬ ‫تتجلى الدراسة في إجراء مقارنة بين أربعة أنواع من الخرسانة‪ ،‬مختلفة من حيث كمية كل من الرمل الشاطئي و الرمل المسحوق‬ ‫‪.‬المتواجدة بكل خليط على حدة‬

‫المرحلة األولى من المشروع اعتمدت باألساس على إجراء عدد من اإلختبارات على المواد التي ثم استخدامها‪ .‬هذه اإلختبارات يمكن‬ ‫‪:‬تلخيصها في ما يلي‬ ‫تحليل حجم جزيئات الحصى و الرمل‪+‬‬ ‫كمية الجزيئات الدقيقة الموجودة بعينة من الرمل‪+‬‬ ‫قياس معامل التسطح بالنسبة للحصى‪+‬‬ ‫إختبار الكتلة الحجمية للرمل و الحصى ثم تحديد معامل امتصاص الماء‪+‬‬ ‫"إختبار "لوس انجلس‪+‬‬ ‫إختبار"ميكرو دوڤال‪+‬‬ ‫‪.‬المرحلة األخيرة من الدراسة تتعلق بتفسير نتائج اإلختبارات و استغاللها من أجل تحديد الجرعات المثلى من المواد المراد خلطها‬

‫» ‪«Etude du béton avec différents pourcentages de fines‬‬ ‫‪AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI‬‬ ‫‪4‬‬

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INTRODUCTION

Le temps qui a marqué notre formation a connu des fortunes diverses. Les nombreuses disciplines que nous avons parcourues s’emboitent parfaitement pour nous donner des connaissances autant théoriques que complètes dans le domaine du Bâtiment et des Travaux Publics. Cette formation aurait été néanmoins incomplète malgré la richesse du programme si on n’effectuait pas un stage de perfectionnement. En effet les semestres (S3) et (S4) qui ont marqué le début de la formation regroupaient des matières de nature fondamentale telles que les Mathématiques, les Sciences Physiques, la Chimie, la Géologie, la Géotechnique, l’hydrogéologie, la Topographie et le Dessin du Bâtiment. Cette mosaïque des sciences nous a donné les prérequis nécessaires pour entamer la partie technique et les sciences de l’ingénieur. Aujourd’hui nous sommes en possession du savoir que nous a enseigné le corps professoral. Mais le but étant de nous mettre à la disposition du marché de l’emploi ; le stage se présentait alors comme une opportunité qui puisse nous conformer à la vie active. Le choix de l’entreprise a été bien réfléchi en ce qui nous concerne. La formation pointue que nous avons bénéficié dans les domaines de la Résistance des Matériaux, de la Géotechnique et du Béton Armé nous a surtout guidé. C’est ainsi que nous avons voulu de façon ramassée perfectionner nos connaissances théoriques en s’appuyant sur l’expérience unique d’un laboratoire de renom qui a au fur des années bâti sa réputation et son leadership sur des grands projets complexes du Génie Civil, de l’Industrie, de l’Environnement et de l’Hydraulique. Le personnel compétent de l’entreprise a constitué un encadrement très particulier qui a toujours été à l’écoute de nos préoccupations. La maîtrise dont ils font preuve nous a conduits à la réalisation de notre projet de fin d’étude que nous avons intitulé en ces termes : « Etude du béton avec différents dosages en sable de carrière et en sable de mer ». Ce projet vient à point nommé dans un contexte où nous avons un souci de préservation de l’environnement et de protection des plages. Nous abandonnons donc peu à peu les sables de mer pour les sables de carrière. Ainsi notre projet consistera à tester la résistance du béton à sept jours et à vingt-huit jours d’âge avec différents dosages des sables. Par les différents essais que nous réaliserons en collaboration avec l’entreprise, nous déterminerons les paramètres mécaniques qui constituent les différents bétons réalisés avec la variation du dosage des sables. Ainsi, pour réaliser en beauté notre projet ambitieux et futuriste; il nous fallait une entreprise qui puisse nous en donner les moyens humains et matériels. Le Laboratoire Public d’Etudes et d’Essais (LPEE) a été donc notre dernier rempart pour atteindre nos objectifs. Le laboratoire dispose de ce point vue le matériel à la pointe et adéquat pour nous permettre d’arriver à nos fins.

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PRESENTATION DE L’ENTREPRISE

Historique de LPEE Le Laboratoire Public d'Essais et d'Etudes est né en 1947 sous l’égide d’un laboratoire français. C’est une entreprise publique et actuellement au statut juridique de société anonyme. Il offre des prestations de services dans les différents domaines du bâtiment et du génie civil, de l’environnement, de l’hydraulique et des industries associées. Ses prestations couvrent aussi tout le cycle de vie des ouvrages de génie civil et des produits qui leur sont liés : conception, étude, essais, suivi et assistance, conseil et expertise. Le Laboratoire est un leader au Maroc et dispose de trois atouts qui font de lui le pionnier dans ses domaines d’intervention : Son capital conséquent qu’il a accumulé depuis sa création lui a permis de se projeter dans l’avenir par l’élargissement son champ d’action partout dans le royaume et dans d’autres pays de la sous-région. Son capital humain pluridisciplinaire alliant compétence, ingéniosité et expérience, qui a été possible grâce un encadrement dont le taux surplombe les 30%. Ses équipements et ses instruments de mesure taillés à sa hauteur et répondant largement aux besoins de ses clients, de ses partenaires et de la normalisation en vigueur sur le plan international

Politique et Stratégie de L’Entreprise Depuis 1973, le laboratoire a connu des orientations stratégiques payantes. En septembre 1973, M. Ahmed HAKIMI est nommé directeur du Laboratoire Public d'Etudes et d'Essais. Après une audience Royale, le nouveau directeur a eu pour mission de concrétiser une orientation stratégique: le laboratoire qui ne comptait que des ingénieurs étrangers. La mission n'était pas facile, il fallait recourir à une petite fiction juridique: le LPEE, qui était géré en concession par un laboratoire français, devient une «société anonyme d'économie mixte avec dans le tour de table des offices nationaux tels que l'ONE, l'ONCF et l'ONEP. Un effectif marocain est constitué à partir de techniciens spécialisés et quelques ingénieurs. Depuis lors, le LPEE n'a jamais connu d'exercice déficitaire. Sa notoriété s'est renforcée par une démarche qualité entamée dans les années 80 auprès de la COFRAC (Compagnie Française d'Accréditation). La première accréditation est obtenue vers fin 1989. Le laboratoire commence même à engager sa responsabilité civile dans les travaux. Les tarifs publics ont avancé moins rapidement que le coût de la vie. Pourtant, le chiffre d'affaires du laboratoire n'a pas cessé de s'accroître. En 1999, le LPEE devient une référence à l'échelle nationale. «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 6

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Il emploie plus de 900 personnes et remporte pratiquement tous les marchés publics auxquels il souscrit. Il compte plus de 16 unités régionales à travers le Royaume. L’entreprise a connu dans les années 2000 notamment dans ses sections de Nador et de Marrakech une crise qui a fait chuter son chiffre d’affaire de 15%. Mais elle a su surmonté ses difficultés et se dresser comme le leader dans les Etudes et les Essais avant et après les réalisations des ouvrages. Sa notoriété et ses exploits émergent à travers les grands ouvrages que connait le Maroc aujourd’hui.

Domaines de Compétences Le Laboratoire accompagne ses partenaires et clients pour la réalisation et la réussite des grands chantiers au Maroc à partir des études préalables de conception jusqu'à la réception et pendant l’exploitation. Ceci grâce à la diversification de ses métiers et ses domaines de compétences. L’activité de base de l’entreprise s’articule autour de l’essai, de l’étude, de l’expertise, du contrôle, et de l’assistance technique dans les domaines du Bâtiment et génie civil, de l’Industrie, de l’Environnement, et de l’Hydraulique. Il a comme vocation de contribuer à garantir la qualité et la pérennité des ouvrages et la sécurité des citoyens. Il déploie aussi un effort considérable dans le domaine de la recherche, de ce fait le LPEE assure continuellement l’élargissement de ses métiers de base à d’autre activités

Capacités de l’Entreprise Capacités en Structures et en Infrastructures

Afin de proposer plus de services et assurer la proximité à ses clients et partenaires le Laboratoire a opéré à des implantations spécialisées à Casablanca et des représentations régionales partout sur le territoire marocain. A cet effet, 10 centres spécialisés sont créés à Casablanca dans les domaines des Grands travaux, de la Géotechnique, des Infrastructures de transport, des Matériaux, de l’Electricité, de la Métrologie, de l’Hydraulique et de l’Environnement ; et 12 Centres et laboratoires régionaux repartis dans toutes les régions du Maroc et offrant un service de proximité à même de répondre dans les délais aux attentes des professionnels. Le laboratoire a diversifié aussi son champ d’action et ses domaines de compétences à travers les différents centres expérimentaux qu’il compte. On peut citer entre autre les centres suivants :  C.E.S: Centre Expérimental des Sols, Agence Centrale de Réalisation des Essais In situ.  C.E.E.E : Centre d’Essais et d’Etudes Electriques ;  C.E.H : Centre Expérimental de l’Hydraulique ;  L.N.M : Laboratoire National de Métrologie ; «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 7

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 C.E.R.I.T : Centre d’Etudes et de Recherche des Infrastructures de Transport ;  C.E.G.T : Centre Expérimental des Grands Travaux ;

Capacités Humaines Les effectifs des différents Laboratoires dépassent aujourd’hui les 1000 salariés avec plus de 30 % d’ingénieurs et cadres supérieurs. La diversité des domaines d’intervention a poussé le Laboratoire à enrichir et à renforcer ses ressources humaines dans l’optique de répondre efficacement aux exigences de ses clients et de leur offrir le meilleur service possible. Afin de maintenir un niveau hautement qualifié de leur potentiel humain, le Laboratoire investit chaque année plus de 3 % de son chiffre d’affaire dans le domaine de la formation continue et du développement des compétences de leurs collaborateurs. Une grande synergie est également instaurée dans la gestion des ressources humaines permettant ainsi de travailler en équipes pluridisciplinaires sur des projets variés.

Fig1.1 Evolution de l’effectif entre 2005-2010

Capacités en Matériels LPEE dispose d’équipements à la pointe de l’innovation lui permettant d’assurer les missions dans les meilleures conditions et fournir des prestations de qualité internationale. Chaque année, LPEE consente des investissements conséquents avoisinant 10% de notre chiffre d’affaire pour renouveler, compléter et moderniser leur parc matériel. L’objectif de ces investissements étant d’une part de, répondre aux attentes d’une clientèle de plus en plus exigeante, avertie et soucieuse de la qualité des prestations et d’autres part d’anticiper sur les besoins d’un marché en pleine mutation

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Fig1.2 Evolution du chiffre d’affaire entre 2005-2010

LPEE à l’Internationale Le Laboratoire a réalisé une grande performance à l’extérieur en 2012. Ses activités hors du Maroc ont atteint un niveau record jamais égalé depuis la mise en place de la Direction Export en Aout 2010. En effet, le chiffre d’affaire à l’export en fin 2012 a frôlé la barre des 35 millions de dirhams, en progression de plus de 50% par rapport à 2011. Et cela ne fait que commencer ! Selon Mohammed Bencheqroun, Directeur Export du LPEE : « Cette dynamique ne fait que commencer et devrait normalement s’accélérer et aller de l’avant. Le marché est en effet très porteur pour nos activités hors du Maroc. Il est tellement porteur qu’il va falloir se pencher sur la mise en place d’une stratégie à l’export pour répondre en temps et en moyens aux sollicitations dont LPEE fait l’objet. » En attendant l’élaboration et la mise en place de cette nouvelle stratégie export, il faut retenir que le chiffre d’affaire 2012 a été boosté par l’arrivée de trois nouveaux projets d’envergure d’une part, et par la multiplication des actions de formation et d’assistance technique au profit de laboratoires partenaires d’autre part. Ces projets d’envergure sont notamment ceux portant sur le port de Gabès en Tunisie, le port de Durres en Albanie et le barrage de Kan dadji au Niger. En Tunisie et en Albanie C’est le centre Expérimental de l’Hydraulique du LPEE qui a été sollicité pour apporter son expertise et son savoir-faire. Au Niger c’est le Centre Expérimental des Grands Travaux qui a mis son expertise à contribution pour la construction du barrage de Kandadji.

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Le Burkina Faso a sollicité le concours du Centre Expérimental des Grands Travaux pour la réparation d’un barrage d’une part et la construction d’autre part. Ainsi à travers l’Afrique Occidental le LPEE intervient dans divers travaux de réparation et construction.

La Guinée Equatoriale reste le pays où l’intervention du laboratoire est conséquente. Pour la réalisation des deux ports du pays LPEE a déployé une équipe d’experts qui ont participé activement à la réalisation de ses édifices.

Le Centre Technique Régional de Casablanca Le Laboratoire Public d’Essais et d’Etudes est représenté dans la région économique de Casablanca par le Centre Technique Régional de Casablanca. Il est au service de l’économie marocaine depuis 60 ans environ, on peut citer entre autre quelques références techniques et professionnelles des chantiers et ouvrages suivis par le Laboratoire. En effet il intervient depuis la conception (études de faisabilité, études géotechniques, études d’impact, modélisation, expertise, auscultation,…), en passant par le contrôle de la qualité et le contrôle de la mise en œuvre des matériaux lors de la réalisation de l’ouvrage jusqu’à sa réception et pendant son exploitation. Le laboratoire du CTR Casablanca est structuré et équipé pour répondre à toutes les demandes d’intervention et offre des services de qualité, dans les domaines suivants :  Infrastructures de transports : Routes, Autoroutes, Pistes, Pistes aéronautiques. Lotissements et Voiries urbaines, Parkings, VRD, Sols industriels.  Au niveau des études : Réalisation des essais géotechniques nécessaires au dimensionnement, à l’élargissement et au renforcement des infrastructures de transport. Recherche et étude de zones d’emprunts des matériaux. Etudes des traitements au liant hydrocarboné (grave ciment, grave émulsion, grave bitume, enrobés…).  Au niveau des travaux : il règle des différentes centrales de production des matériaux traités, contrôle les travaux de terrassement et de compactage, effectue des planches d’essais de mise en œuvre.  Au niveau de l’exploitation : Suivi des structures. Expertise et diagnostic des dégradations. Etudes pathologiques des chaussées.

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A Casablanca le CTR Répond à une attente réelle d’une prestation intégrée et d’un interlocuteur unique pour la réalisation de projets de toutes envergures. La société dispose des atouts et des capacités énormes : Fourniture à tous ses clients et partenaires, représentant les secteurs les plus variés de l’économie régionale, les données qui leur sont indispensables pour réaliser leurs projets en complémentarité professionnelle avec les différents intervenants dans l’acte de bâtir. Mise à la disposition de ses partenaires une équipe d’ingénieurs et de techniciens hautement qualifiés et largement expérimentés dans le domaine du Génie Civil et des industries associées. Disposition de moyens matériels et d’équipements performants nécessaires pour la réalisation de l’ensemble des essais et de contrôle de conformité de matériaux Assurance également aux professionnels du Génie Civil de l’assistance technique et le conseil nécessaire dans le domaine du bâtiment, de la géotechnique et des infrastructures de transport.

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LES ESSAIS

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ESSAIS SUR GRANULATS

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L’ANALYSE GRANULOMETRIQUE But de l’essai : Déterminer la grosseur et le pourcentage des particules qui constituent un granulat, ainsi que sa continuité/ homogénéité. Principe de l’essai L’essai consiste à faire passer le matériau lavé et séché par une série de tamis, dont les ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas, pour séparer ses particules en plusieurs classes granulaires selon leurs dimensions. Mesurer la masse du refus sur chacun de ces tamis afin de tracer finalement sa courbe granulométrique. Appareillage :      

Série de tamis à mailles d’ouverture Plateaux Pinceau Brosse Etuve Balance

Préparation de la prise d’essai La masse de la prise d’essai dépend du diamètre du plus gros granulat présent dans l’échantillon, et ce comme le montre le tableau suivant : D max en mm

Fig1.1 Série de tamis

Masse minimale de la prise d’essai en Kg

63

40

32

10

16

2.6

8

0.6

≤4

0.2

Tab1.1 Masse de la prise d’essai en fonction du Dmax

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Mode opératoire :  Mesurer la masse sèche totale (M1)  Lavage dans un tamis de 0.063 mm  Séchage à l’étuve  Mesurer la masse sèche après lavage(M2)  Tamisage :

Fig1.2 Etuve ventilée

Verser l’échantillon dans la série de tamisage composée de plusieurs tamis emboités, disposés de haut en bas dans un ordre de dimensions des ouvertures décroissant. Cette série est munie d’un couvercle et d’un fond tamis qui empêchent toute perte du matériau. Agiter la série manuellement Mesurer la masse du refus sur chaque tamis par voie cumulée Ri Peser le matériau resté dans le fond du tamis.

Fig1.3 Tamisage

Calcul et résultats  Calculer les pourcentages des refus sur chaque tamis :  Calculer les pourcentages cumulés des tamisats correspondant à chaque tamis :

 Tracer la courbe granulométrique à partir des valeurs des pourcentages des tamisats.

Fig1.4 Pesage

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EQUIVALENT DE SABLE But de l’essai : Mesure de la propreté du sable. Matériaux :  Sable fin (de mer) fraction 0/2  Sable grossier (concassé) fraction 0/4 Principe de l’essai: L’essai consiste à séparer les éléments fins, particulièrement les éléments argileux, des particules de sable de la prise d’essai. Et ce, par agitation dans une solution lavante contenue dans une éprouvette. Mesurer la hauteur des particules fines sédimentées au-dessus du sable puis calculer son pourcentage par rapport à la hauteur totale du matériau.

Préparation la solution lavante : Diluer 125ml de solution concentrée dans 5l d’eau distillée ou déminéralisée. La solution concentrée est composée de : o Chlorure de cristallin CaCl2-6H2O ou chlorure de calcium anhydride CaCl2. o Glycérine o Formaldéhyde o Eau distillée ou déminéralisée Fig1.5 Solution lavante

La prise d’essai : 

L’échantillon est tamisé dans un tamis de maille 2mm pour les sables fins. La teneur en eau ne doit pas dépasser 2%.



Les sables grossiers, sont tamisés dans un autre tamis de maille 4mm. La teneur en eau doit être inférieure à 8%.

Remarque : Dans le cas où la teneur en eau de l’échantillon n’est pas comprise dans l’intervalle correspondant, il est nécessaire de réduire ou d’augmenter son humidité naturelle. (par séchage ou humidification).

 2 prises d’essai sont à effectuer ; la première quantité sera conservée dans une boite étanche afin de garder l’humidité initiale de l’échantillon. La deuxième servira pour la détermination de la teneur en eau.

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 La détermination de la teneur en eau permet de calculer la masse nécessaire à l’essai, qui sera prélevé de la quantité conservé, selon la relation suivante :

Appareillage :  Deux(2) éprouvettes cylindriques graduées, en plastique munies d’un bouchon en caoutchouc. La première graduation est marquée sur l’éprouvette à 100mm de la base et la deuxième à 380 mm de la base.  Flacon transparent en plastique contenant la solution lavante situé à 1m près de la paillasse de travail  Tube laveur lié au flacon grâce à un tube en caoutchouc  Agitateur/machine d’agitation  Chronomètre lisible à 1s  Règle graduée en mm  Tamis 4mm/2mm  Entonnoir  Balance  Piston  Etuve

Fig1.6 Tube laveur

Mode opératoire :  Remplir les 2 éprouvettes, jusqu’à la première graduation, de la solution lavante.  A l’aide de l’entonnoir, verser la masse de l’échantillon calculée dans chaque éprouvette  Taper le fond des éprouvettes 5 fois avec la paume de la main, afin d’évacuer les bulles d’air.  Laisser reposer 10 min (humidification de l’échantillon)  Boucher l’éprouvette à l’aide du bouchon en caoutchouc et la placer dans la machine d’agitation.  Agiter l’éprouvette pendant 30 secondes : mouvement de va et vient de façon horizontale.  Retirer le bouchon, le rincer au-dessus de l’éprouvette en s’assurant que tout le matériau y retombe. Fig1.7 Insertion de l’échantillon dans l’éprouvette

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 Rincer les parois de l’éprouvette puis faire descendre le tube laveur jusqu’au fond. Laver l’échantillon de sable de façon à permettre au flux de la solution d’agiter les grains de sables afin de laisser remonter les fines et les éléments argileux. Fig1.8 Agitateur

 Quand le niveau de la solution avoisine le deuxième trait du cylindre, commencez à retirer le tube laveur délicatement.

 Une fois le tube complètement retiré, lancer le chronomètre.  Au bout de 20 min, procéder au mesurage

Fig1.10 Repos des éprouvettes Fig1.9 Piston

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

Mesurer la hauteur du niveau supérieur du floculat par rapport au fond de l’éprouvette.  Fixer le manchon du piston sur l’ouverture de l’éprouvette, faire descendre l’embase doucement jusqu’à ce qu’elle repose sur le sédiment, puis mesurer la hauteur h2 qui sépare la partie inférieure de la tête du piston et le manchon.

 Suivre la même procédure pour la deuxième éprouvette.

Calcul et résultats :  Pour les 2 éprouvettes, calculer le rapport , le résultat est exprimé à un chiffre après la virgule.  L’équivalent de sable (SE) est considéré comme la moyenne des 2 rapports obtenus, et exprimé au nombre entier le plus proche du résultat. Fig1.11 Mesure de h1

Fig1.12 Mesure de h2

Interprétation des résultats : SE

16 Le dosage minimal en ciment : Le dosage en ciment est relatif aux contraintes environnementales qui imposent de classer l’ouvrage à construire selon les critères suivants : Données géographiques (plaine, montagne, bord de mer, continent) Exposition aux intempéries d’après valeurs météorologiques :  Avec gel modéré ou sévère  Avec sels de déverglaçage ou non  Avec eaux agressives ou non (chlorures, sulfates, acides..) Ce dosage est fait selon le type d’ouvrage à construire ainsi qu’à sa méthode de fabrication : on distingue les ouvrages d’infrastructures, ancrés dans le sol ou contre terre, des ouvrages en élévation. On distingue également les bétons coulés in-situ des bétons coulés en usine (bétons préfabriqués). On distinguera enfin les bétons fabriqués sur chantier des bétons fabriqués en centrale. Le dosage minimal en ciment est par ailleurs lié au dosage en granulat à la dimension de et à leur nature minéralogique ; des additions minérales potentiellement actifs peuvent être ajoutées au ciment (cendres volantes, laitiers, calcaires..) ou comme complément d’éléments fins au béton (fumées de silice). Le choix et le dosage en ciment peuvent être guidés également par des considérations esthétiques ou plastiques La dimension des granulats : Il est primordial de tenir compte des granulats disponibles dans la région de construction pour le choix. On peut retenir trois types de granulats : les sables, les gravillons et les graviers. Nous donnons des ordres de grandeurs de dimension généralement admis : Granulométrie des sables comprise dans une fourchette de 0/6 mm, Granulométrie des gravillons comprise dans une fourchette de 6/25 mm, Granulométrie des graviers comprise dans une fourchette de 25/80 mm On désigne par la dimension du plus petit granulat On désigne par la dimension du plus gros granulat. nous servira au calcul du volume de ciment (kg/m3) On désigne par le gravier et le sable. On définit le fuseau granulaire grâce au rapport

. Tab1.1 Calcul de la dimension maximale des

granulats D ≤min ( Granulats Roulés Concassés

;

; 0.72 0.64

; 0.64 0.56

) 1.44 1.28

0.96 0.80

0.20 0.20

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: espacement entre armatures horizontales : enrobage des armatures : rayon moyen du ferraillage : rayon moyen du moule : épaisseur minimum à bétonner

COMPOSITION DES BETONS L’étude de la composition des bétons consiste à établir un mélange optimisé pour le type de construction projeté. Mais si l’on tient compte de prime abord de la résistance du béton et de son ouvrabilité, on doit également prendre en compte de l’environnement dans lequel il évolue et de la durabilité que l’on veut atteindre: Il est utile de consulter la norme EN 206-1 afin de retenir dans quelle classe d’exposition le bâtiment se situe. On a deux catégories de fabrication du béton :  Le béton à caractère normalisé (BCN),  Le béton à caractères spécifiés (BCS). La norme EN206-1 expose les conditions règlementaires exigibles sur certains ouvrages et l’emploi de l’une ou l’autre catégorie. Les Méthodes de calcul d’une formule : Il existe de nombreuses méthodes dont on retiendra 2 archétypes :  Celle qui consiste à obtenir une granularité « continue »,  Celle qui consiste à obtenir une granularité « discontinue ». Par ailleurs, on citera les méthodes de calcul qui font référence en France et au Maroc La méthode d’ABRAMS C'est une règle de mélange fondée sur l'obtention d'un certain module de finesse global pour le mélange de granulats à partir de la connaissance des modules de finesse des granulats à employer. Le module de finesse du mélange est choisi de telle manière que les vides dans ce mélange sont, en principe, réduits au minimum. Les modules optimaux pour béton de granulats roulés, déterminés expérimentalement par Abrams, sont indiqués dans le tableau (4) en fonction du dosage en ciment et de la dimension D du granulat le plus gros. Nous rappelons ici la règle du mélange d'Abrams ; elle permet de calculer les pourcentages relatifs de granulats de modules de finesse Mf1 et Mf2 pour obtenir un module Mf choisi pour le mélange. Valeurs optimales du module de finesse des compositions granulaires des bétons courants (d’après Abrams) «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 72

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Dosage en ciment (kg/m3) 275 300 350 400

Dimension maximale « D » des granulats en (mm) 10

15

20

25

30

40

60

4.05 4.20 4.30 4.40

4.45 4.60 4.70 4.80

4.85 5.00 5.10 5.20

5.25 5.40 5.50 5.60

5.60 5.65 5.73 5.80

5.80 5.85 5.88 5.90

6.00 6.20 6.30 6.40

Exemple : Prenons un gravier 5/20 mm de module Mf1 = 6,50 et un sable 0/5 mm de module de finesse Mf2 = 2,60 ; choisissons pour le mélange de sable et de gravier un module de finesse Mf = 5,00 par exemple (dosage en ciment 300 kg/m3). Soit :

Proportion de Gravier : Proportion de Sable :

= =

= 62 % = 38 %

Tout réside donc, dans cette méthode, sur le choix judicieux du module de finesse du mélange à réaliser (avec les granulats seuls). Ce module dépend évidemment de nombreux paramètres tels que : forme, nature et dimension des granulats, dosage en ciment, résistance et plasticité désirées, etc.

La méthode de BARON- LESAGE Elle a pour objet d'obtenir sur chantier le béton comportant le minimum de vides et d'eau. L'étude peut être faite soit à partir de mesures de compacité (par exemple, par la méthode Vallette), soit à partir de mesures de temps d'écoulement, base de la présente méthode. Celleci est fondée sur l'existence d'une fonction qui caractérise le mélange des constituants solides et sur le repérage pratique de cette fonction. Une propriété de cette dernière est d'avoir la valeur maximale pour le meilleur béton, quelles que soient les conditions de mise en œuvre et la teneur en eau. La méthode consiste ainsi à déterminer les proportions des constituants pour que ladite fonction soit maximale. Le meilleur béton possède trois qualités : «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 73

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 minimum de vides ;  minimum d’eau ;  minimum de ségrégabilité (ou meilleure homogénéité). On ne peut rechercher simultanément ces trois qualités. Il est nécessaire d'en choisir une, a priori, pour commencer l'étude.  Recherche du minimum de vides Les auteurs ont montré, par expérience, que la compacité c d'un béton (volume de matière, eau comprise, après mise en place) et son temps d'écoulement t (sous l'effet d'une vibration) sont représentés avec une bonne approximation (corrélation r supérieure à 0,90) par l'une et l'autre des équations :

Avec fc, hc, fct et hct coefficients ne dépendant que des paramètres de la mise en œuvre (fc et fct toujours positifs).

Fig1.1 Détermination de la compacité

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La compacité de référence et le logarithme du temps de référence sont donc deux repérages de la maniabilité M définie comme la fonction qui regroupe, dans l'expression de la compacité, les paramètres intrinsèques relatifs au mélange des constituants du béton :

f et h étant fonction des paramètres de mise en œuvre (f est toujours positif). À partir des équations précédentes, il est possible d'écrire, par symétrie :

Avec t temps d'écoulement du béton mesuré au maniabilimètre jusqu'à un repère donné, dans des conditions d'écoulement définies par les fonctions f ′ et h ′. Plus la maniabilité est grande, plus le temps nécessaire à la mise en place est court et plus l'énergie nécessaire est faible. Il en résulte qu'entre deux bétons le plus maniable est celui qui :  Se mettra le plus facilement en place ;  sera le plus compact après mise en place. Pour qu'un béton soit mis en place sans vides, il est nécessaire que sa maniabilité Mm soit :

 Recherche du minimum d'eau Pour un mélange de constituants donnés, les auteurs ont montré, par expérience, que la maniabilité est une fonction de fonctions :  l’une prenant en compte uniquement les paramètres du mélange des constituants solides ;  les autres prenant en compte la teneur en eau. Si M0 est la maniabilité d'un béton dont la teneur en eau a été fixée arbitrairement à une valeur de référence, les expériences des auteurs montrent que la maniabilité, pour une teneur en eau quelconque, peut s'exprimer, quelles que soient les proportions des constituants, par la relation :

Avec positif).

et

coefficients fonction uniquement de la teneur en eau du béton (

toujours

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Ces résultats indiquent que les paramètres relatifs au mélange des constituants solides n'interviennent qu'à l'intérieur d'une seule fonction M0 dont la forme ne dépend pas de la teneur en eau. Elle peut donc être étudiée séparément à partir d'une teneur en eau de référence. La maniabilité d'un béton, pour une teneur en eau de référence, est ainsi un repérage de ce que les auteurs appellent la maniabilité granulaire pouvant se définir comme la fonction qui regroupe, dans l'expression de la maniabilité, les paramètres relatifs au mélange des constituants solides : Avec

et

coefficients fonction de la teneur en eau (

toujours positif).

 Recherche du minimum de ségrégabilité Dans le phénomène de ségrégation, il faut distinguer deux aspects :  la ségrégation des constituants solides ;  la ségrégation de l’eau. En ce qui concerne le premier aspect, et pour des bétons composés de constituants de même nature, l'aptitude à la ségrégation dépend des proportions du mélange. Il paraît ainsi logique de supposer que, ségrégabilité et maniabilité étant des fonctions du même paramètre, elles peuvent ne pas être des fonctions indépendantes. En ce qui concerne la ségrégation de l’eau, une quantité minimale d'eau est nécessaire à la mise en place correcte, pour des conditions de mise en œuvre et de maniabilité granulaire fixées. Lorsque cette quantité d'eau minimale ne peut être retenue au cours du transport ou de la mise en place du béton, il ne paraît pas réaliste de prendre en compte le seul critère de maniabilité. Le plus souvent, les auteurs estiment que l'on sera conduit, dans ce cas, à adopter une composition différente de celle qui conférait une maniabilité granulaire maximale, et même à envisager l'apport de constituants nouveaux. La méthode de BOLOMEY Par une formule appropriée, on trace une courbe granulométrique de référence et l'on s'efforce de réaliser, avec les granulats dont on dispose, une composition granulaire totale (ciment compris) dont la courbe est aussi proche que possible de la courbe de référence théorique. La formule de base est la suivante : . Avec p pourcentage de grains passant à la passoire de diamètre d, D diamètre du plus gros grain, A varie de 8 à 16, sa valeur étant d'autant plus élevée que le dosage en ciment est plus fort. Cette méthode aboutit, théoriquement tout au moins, à une granularité continue

La méthode de FAURY En 1942, J. Faury proposa, comme suite à une étude générale du béton, une nouvelle loi de granulation du type continu [3]. Il s'inspirait pour cela d'une théorie de Caquot relative à la «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 76

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compacité d'un granulat de dimension uniforme correspondant à un serrage moyen. La loi de granulation qui en découle est une loi fonction de

; c'est pourquoi Faury adopta une

échelle des abscisses graduée en . La courbe granulométrique idéale conduisant à la compacité maximale est alors, théoriquement, une droite ; cependant, Faury a distingué les grains fins et moyens (< D/2) des gros grains (> D/2) et la pente de la droite de référence n'est pas la même pour chacune de ces deux catégories. On trace donc pour l'ensemble du mélange, ciment compris, une courbe granulométrique de référence qui est composée de deux droites si l'on opère sur un graphique gradué, en abscisse, en . L'abscisse du point de rencontre de ces deux droites est fixée à D/2 et son ordonnée Y est donnée par une formule tenant compte de la grosseur D du granulat et comportant certains paramètres dont la valeur est à choisir dans des tableaux en fonction de la qualité des granulats (roulés ou concassés) et de la puissance du serrage (simple piquage ou vibration plus on moins intense). Cette valeur se calcule par la formule suivante :

=

+

.

+

Le paramètre A se choisit dans le tableau 5 et D est exprimée en dimension passoire. B varie de 1 à 2 selon que le béton est ferme ou mou. R est le rayon moyen du moule Exemple : En choisissant des valeurs moyennes pour les paramètres A, B et R , la valeur moyenne de Y est de l'ordre de 60 % pour D = 16 mm et de 75 % pour D = 100 mm (courbe II, figure 1). Pour un béton D = 25 mm, les valeurs extrêmes de Y sont :  valeur maximale : consistance très fluide, sans serrage, granulats concassés, effet de paroi important : = . + =  valeur minimale : serrage, exceptionnellement puissant, granulats roulés, effet de paroi négligeable : .

=

Ces valeurs donnent les courbes de référence tracées sur la figure 1.2 pour D = 25 mm (points de brisure I).

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Fig1.2 Courbes de référence

La méthode de VALETTE R. Vallette a mis au point une méthode essentiellement expérimentale mais qui nécessite cependant un certain nombre de calculs préparatoires. Cette méthode est souvent désignée par dosage des bétons à compacité maximale ou dosage des bétons à minimum de sable ou dosage des bétons à granularité discontinue .La méthode Vallette proprement dite est quelquefois utilisée avec certaines variantes. Voici sommairement résumé le principe de cette méthode. Dans les cas les plus courants on partira, en général, de deux granulats (bétons binaires) : un sable 0/5 mm et un gravier présentant le plus souvent une certaine discontinuité avec le sable, un 16/25 mm par exemple. On calcule d'abord le dosage de sable et de ciment devant donner, en principe, le mortier plein à minimum de ciment ; ce dosage s'obtient en mesurant les vides du sable mouillé et en calculant le dosage en ciment permettant de remplir le volume des vides du sable par un volume égal de pâte pure de ciment. On ajoute ensuite le maximum de gravier mouillé compatible avec une ouvrabilité permettant un moulage correct et une mise en œuvre facile dans les conditions du chantier. C'est la partie essentiellement expérimentale de la méthode et elle repose sur l'appréciation de l'opérateur en ce qui concerne la convenance du béton ; il doit donc être un praticien connaisseur en la matière. On obtient alors le béton plein à minimum de sable et le moins dosé (en ciment). Les dosages en ciment auxquels on aboutit ainsi sont presque toujours très nettement au-dessous des dosages nécessaires pour obtenir les résistances souhaitées, la plasticité nécessaire, l'étanchéité ou autres qualités. Pour déterminer «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 78

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la composition du béton de dosage en ciment suffisant pour la résistance à obtenir, on fixe a priori dans certains cas, ou on évalue par un calcul approprié, le volume de pâte pure compensatrice à substituer à un égal volume plein de sable mouillé La méthode de DREUX-GORISSE Elle sera à la base de notre étude. Nous emploierons les formules et les démarches qui s’y trouvent pour mener à bien notre projet. Il y a essentiellement quatre critères de base à prendre en compte :  La dimension maximale D des granulats doit être fixée en premier lieu..  la résistance souhaitée fc28 (rupture en compression à 28 jours sur éprouvettes cylindriques) est prise égale pour la valeur moyenne visée à la résistance caractéristique demandée majorée de 15 %  l’ouvrabilité désirée est fixée par l’affaissement A à obtenir par l’essai au cône  la nature du ciment à utiliser doit tenir compte de l’agressivité du milieu ambiant Principe de la méthode La résistance et l'ouvrabilité désirées conduisent à déterminer le dosage en ciment et le dosage en eau. Une courbe de référence granulaire est ensuite tracée schématiquement en tenant compte des différents paramètres concernant le béton étudié et ses constituants : dimension des granulats, dosage en ciment, plasticité, intensité du serrage, module de finesse du sable, pompabilité, etc. Cette courbe de référence permet de doser les proportions, en volume absolu, des différents granulats dont on dispose. Enfin, la prise en compte d'un coefficient de compacité probable du béton et de la masse volumique des différents granulats permet d'aboutir à la formule de dosage pondéral pour le béton désiré. Reste à exécuter, bien entendu, quelques essais sur ce béton pour apporter à cette formule les corrections expérimentales nécessaires Dosage en ciment et en eau On commence par évaluer le rapport en fonction de la résistance moyenne souhaitée R’28 (à 28 j) ; on utilise pour cela une formule inspirée des études de Bolomey : fc28=

(

- 0.50)

Avec fc 28( ) résistance moyenne souhaitée, coefficient granulaire (densité, adhérence, dimension) que l'on peut choisir dans le tableau 1.2 ; à défaut de connaissance du granulat et en première approximation, on pourra adopter la valeur moyenne , dosage en ciment, «Etude du béton avec différents pourcentages de fines » AMED OUEDRAOGO & SARRA MESKINI 79

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dosage en eau totale, classe de résistance moyenne réelle du ciment. Tab1.2 - Valeur approximative du coefficient granulaire G Qualité des granulats Dimension D des granulats Fins (D