ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA QUALITE DU SABLE SUR LES ...

ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA QUALITE DU SABLE SUR LES

PROPRIETES PHYSICO-MECANIQUE D’UN BETON COURANT

ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA QUALITE

DU SABLE SUR LES PROPRIETES PHYSICO-

MECANIQUES D’UN BETON COURANT

Mémoire pour l’obtention du

MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT

OPTION : GENIE CIVIL

Présenté et soutenu publiquement le 03/07/2017 par

Pouguininséli Mireille LOMPO

Travaux dirigés par :

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr. Abdou LAWANE

Membres et correcteurs :

- Dr. Adamah MESSAN

- M. Souleyman BARRO

- M. Facia Giraude Filde ADEOSSI

- Mlle Nafissatou SAVADOGO

-

Promotion 2015/2016

Dr Adamah MESSAN

Enseignant - chercheur 2iE

M. Ousseni MONE

Directeur Technique

ACIT géotechnique



i

Avant-propos

La structure d’Accueil : Acit géotechnique

Acit géotechnique est un bureau d’études en génie civil, qui a été créé en 2010. Il se positionne

comme un bureau de référence dans le domaine des missions géotechniques en particulier au

Burkina Faso.

Cette entreprise est compétente pour les prestations suivantes : la conception et la maitrise

d’œuvres des projets géotechniques, la conception et maitrise des œuvres de projets routiers,

d’ouvrages hydrauliques et de bâtiments, l’expertise des ouvrages sur des aspects spécifiques,

l’appui et conseil aux entreprises, aux bureaux d’études et aux maîtres d’ouvrages et une

formation.

Les missions de ACIT géotechnique couvrent les différents domaines du bâtiment et des

travaux publics à savoir :

Les bâtiments, les barrages, les routes et aérodromes, les ponts, les matériaux de construction

et la formation.

A ACIT géotechnique tous les moyens techniques et intellectuels sont mobilisés pour mener à

bien les prestations qui lui sont confiées, alliant qualité et coût pour établir un rapport d’études

géotechnique clair, précis et complet.

ACIT géotechnique, afin de satisfaire aux exigences et mériter la confiance de ses clients, il

possède comme atouts :

Une équipe compétente et complémentaire, un savoir-faire, des partenaires de références

(ESTPO, THEKAMAT, TR ENGINEERING, ICP), une rapidité d’exécution, tout cela à des

prix compétitifs.

Ce bureau d’étude s’est vu attribué le « Trophée nuit du mérite Edition 2015 » décerné aux

cinq meilleures entreprises de l’année 2014, preuve de son efficacité et de sa compétence.

Situé à Ouagadougou plus précisément à SAABA, ce bureau d’étude à comme Directeur

Général M. TOE Jean-Marie et comme Directeur Technique M. MONE Ousseni.



ii

REMERCIEMENTS

Nos vifs remerciements :

au Dr. Adamah MESSAN, responsable du laboratoire Eco-Matériau et

enseignant-chercheur à 2iE, qui n’a ménagé aucun effort pour parfaire

l’encadrement lors du stage et de la rédaction de mémoire ;

au Directeur Technique du bureau d’études ACIT géotechnique, M. Ousseni

MONE, pour l’encadrement et l’aide apporté tout au long du stage ;

au Directeur Général du bureau d’étude ACIT géotechnique M. Jean-Marie TOE,

pour nous avoir reçu au sein de son entreprise et de nous avoir permis d’y

effectuer notre stage de fin d’étude ;

au personnel du bureau d’étude ACIT géotechnique pour l’accompagnement lors

de ce stage, en particulier M. Julien DIPAMA ;

à Mlle Aïssatou SAVADOGO, doctorante à 2iE, pour l’aide apporté à la

rédaction de ce mémoire ;

au Dr Dougoudia Joseph LOMPO, et à Mme Marie-Rose LOMPO/YONLI, pour

avoir cru en moi, pour m’avoir soutenu dans la prière et pour m’avoir permis

d’effectuer ce cursus avec le moins de tracas possible ;

à Mlle B.N Natacha LOMPO, et à M. K.K Josias LOMPO qui n’ont cessés de

m’épauler et de me soutenir durant toute ces années ;

à M. N. Marius ADJOUDON, étudiant à 2iE, qui n’a cessé de m’apporter sa

précieuse aide logistique et morale pour le bon déroulement de ce stage ;

à Vous tous, très chers parents, familles, amis, camarades qui nous avez aidé

d’une manière ou d’une autre et dont nous ne citerons pas les noms de peur d’en

oublier.



iii

DEDICACE

Je dédie ce modeste travail à mon père Dr Dougoudia Joseph LOMPO.

Je vous remercie pour tout le soutien moral, affectif et financier à mon endroit, puisse

Dieu vous le rendre à l’infini.



iv

RESUME

Au Burkina Faso, la rareté des agrégats qui composent le béton, se fait de plus en plus

ressentir. Le sable est l’un de ces agrégats dont la rareté, peine le plus actuellement.

Ainsi, trouver une nouvelle source de sable et la rendre plus exploitable serait une

aubaine pour les entreprises du génie civil.

Le but de cette recherche est de faire une étude préliminaire sur l’utilisation du sable de

dune de Dori pour la réalisation d’un béton courant.

Pour ce faire, nous avons réalisé une étude comparative sur ce sable et sur deux autres

sables déjà utilisés dans des chantiers. Cette étude porte sur l’influence de la qualité du

sable sur les propriétés du béton. Elle s’est faite sur deux essais ; le premier étant l’essai

de résistance à la compression par les méthodes de Dreux-Gorisse et par l’approche de

J. SIMONNET ; et les essais de retraits du béton.

Les résistances à la compression du béton fait à base du sable de Dori ont donné des

valeurs nettement inférieures à celles des bétons courants. Cependant les résistances

trouvées par l’approche de SIMONNET sont plus grandes que celles donné par la

méthode de Dreux-Gorisse (18MPa>14MPa).

Les essais de retrait montrent que les sables fins, ayant une porosité faible génèrent un

important retrait ce qui représente un risque de fissuration.

Mots clés : Résistance ; Retrait ; Compression ; Absorption ; Porosité. .



v

ABSTRACT

In Burkina Faso, the scarcity of aggregates used to make up concrete is becoming more

felt. Sand is one of those aggregates, which scarcity is currently the most severe. So

finding a new source of sand and making it more exploitable would be a great boon for

civil engineering companies.

The aim of this research is to make a preliminary study on the potential use of Dori’s

dune sand for the realization of a common concrete.

To do that, we have carried out a comparative study on this sand and on two other sands

already used in construction sites. This study deals with the influence of sand quality on

the properties of concrete. It was done on two tests; The first being the compression

strengths test by the Dreux-Gorisse methods and by J. SIMONNET's approach; And

concrete Shrinkages tests.

The compressive strengths of the concrete made from Dori sand have given values that

are considerably lower than those of conventional concretes. However, the strengths

found by the approach of SIMONNET are greater than those given by the method of

Dreux-Gorisse (18MPa > 14MPa).

Shrinkage tests show that soft sands with low porosity generate a large shrinkage which

represents a risk of cracking.

Keywords: Resistance; Shrinkage; Compression; Absorption; Porosity. . .



Liste des abréviations

NF : Norme Française

BTP : Bâtiment et travaux publics

AG : Analyse granulométrique

C : dosage en ciment

CPA-45 : Ciment Portland Artificiel de classe de résistance 45.

E : dosage en eau

ES : Equivalent de sable

Fcj : résistance spécifique à la compression du béton d’âge donné en jour

Fc7 : résistance spécifique à la compression du béton à l’âge de 7jours



G : coefficient granulaire

σ'28 : résistance caractéristique du béton à 28 jours

fi : Force de compression appliquée à la section de l’éprouvette

ri : Résistance à la compression de l’éprouvette de béton

mt : Masse de la tare

m1 : Masse totale humide

m2 : Masse sèche

m𝑤 : Masse de l’eau

m𝑠 : Masse sol sec

w : Teneur en eau

A : Affaissement au cône d’Abrams

K : correction donnée par un tableau fonction du dosage du ciment, de la nature du

granulat (concassé ou roulé), de la vibration du béton.

D : diamètre du plus gros granulat

M𝑓 : Module de finesse du sable

V : Volume absolu de granulats intervenant dans la formulation du béton



i

V𝐶 : Volume de ciment

V𝑠 : Volume de sable

V𝑔 : Volume de gravier

V𝐸 : Volume de l’eau

S : dosage de sable

G : Dosage de gravier

16 x 32 : dimension des moules utilisés pour les différentes formulations

Q1 : Volume d’un moule de dimension 16 x 32

𝑄′6 : Volume d’une série de moules

Séries de moules : 6 moules

Q6 : Volume d’une série de moule majorée de 30%

Coefficient de sécurité du aux pertes : 0,30

X𝐸 : Quantité d’eau nécessaire pour la confection de 6 éprouvettes

𝐸′ : Apport d’eau du matériau « sable »

𝑋′𝐸 : Nouvelle proportion d’eau (nécessaire à la confection des éprouvettes) fonction de

l’apport d’eau de chaque matériau constituant le béton.

𝑀0 : Masse de l’échantillon sec après passage à l’étuve à 105°C

𝑀1 : Masse de l’échantillon imbibé, avec une surface sèche

AB : coefficient d’absorption des grains

Ø : diamètre



ii

Table des matières

Avant-propos ............................................................................................................................................ i

La structure d’Accueil : Acit géotechnique ........................................................................................ i

REMERCIEMENTS ..............................................................................................................................ii

DEDICACES ......................................................................................................................................... iii

RESUME ................................................................................................................................................ iv

ABSTRACT ............................................................................................................................................. v

Liste des abréviations ..............................................................................................................................

Table des matières ..................................................................................................................................ii

Liste des Tableaux ................................................................................................................................. iv

Liste des figures ...................................................................................................................................... v

INTRODUCTION GÉNÉRALE .......................................................................................................... 1

CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE ................................................................................ 2

INTRODUCTION ............................................................................................................................. 2

A. CLASSIFICATION DES SABLES.......................................................................................... 2

B. CARACTERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES D’UN BETON COURANT ............ 3

I. DEFINITION DU BETON ................................................................................................... 3

II. LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ................................................................... 4

III. CARACTERISTIQUES MECANIQUES ....................................................................... 4

C. INFLUENCE DE LA NATURE DU SABLE SUR LES PROPRIETES PHYSICO-

MECANIQUES D’UN BETON COURANT .................................................................................. 4

CONCLUSION .................................................................................................................................. 5

CHAPITRE II : MATERIAUX/ MATERIELS ET METHODES ................................................... 6

INTRODUCTION ............................................................................................................................. 6

A. LES MATERIAUX UTILISES ................................................................................................ 6

I- LE GRAVIER ........................................................................................................................ 6

II- LES SABLES ..................................................................................................................... 7

III- LE CIMENT .................................................................................................................... 10

IV- L’EAU ............................................................................................................................... 10

B. METHODES EXPERIMENTALES ..................................................................................... 10

I- METHODES DE DETERMINATIONS DES PROPRIETES PHYSIQUES DES

MATERES PREMIERES........................................................................................................... 11

II- FORMULATION DU BETON « METHODE DE DREUX GORISSE » ET

REAJUSTEMENT. ..................................................................................................................... 12

III- PROPOSITION DE REAJUSTEMENT DES PROPORTIONS DE SABLE SUR

LES FORMULATIONS DE BETON ........................................................................................ 15



iii

IV- ESSAI D’AFFAISSEMENT SUR LE BETON FRAIS ................................................ 15

V- ESSAI DE COMPRESSION DU BETON..................................................................... 16

VI- ESSAIS DE RETRAIT TOTAL OU GLOBAL SUR MORTIER POUR LES TROIS

CLASSES DE SABLE. ................................................................................................................ 16

C. MATERIELS UTILISES ........................................................................................................ 17

VII - Détermination de la densité du béton durci pour les trois sables au proportion de Dreux

Gorisse et au réajustement à 45% de sable. ................................................................................... 19

VIII - Essais de porosité accessible à l’eau sur les éprouvettes de béton fabriqué avec les trois

sables au proportion de Dreux Gorisse et au réajustement à 45% de sable. .................................. 20

CONCLUSION ................................................................................................................................ 21

CHAPITRE III : RESULTATS EXPERIMENTAUX ET DISCUSSIONS ................................... 22

INTRODUCTION ....................................................................................................................... 22

I- EFFETS DE LA SUBSTITUTION DU SABLE GROSSIER A CELUI D’UN SABLE

FIN SUR LA FORMULATION DU BETON. .......................................................................... 22

II- EFFET DE LA NATURE DU SABLE SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DU

BETON ......................................................................................................................................... 25

III- EFFET DE LA NATURE DU SABLE SUR LA RESISTANCE A LA

COMPRESSION DU BETON (Voir Annexe I) ......................................................................... 28

CONCLUSION ................................................................................................................................ 34

CONCLUSION ET PERSPECTIVES .............................................................................................. 35

Bibliographie ........................................................................................................................................ 36

ANNEXES ............................................................................................................................................ 37

ANNEXE I : histogramme comparatif des résistances obtenues par Dreux-Gorisse et celles obtenues

par réajustements ............................................................................................................................... 37

Annexe II : Perte de retrait et de masse sur les mortiers de chaque sable, en fonction de la durée de

l’essai. ................................................................................................................................................ 38

ANNEXE III : Confection d’éprouvettes, éprouvettes de béton formulé avec chaque sable et image

de deux affaissements obtenus lors des essais ................................................................................... 39

ANNEXE IV : Image de l’ensemble des agrégats utilisé dans cette étude ....................................... 40

Annexe V : Résultat de l’analyse granulométrique du gravier .......................................................... 41

Annexe VI : Résultat de l’analyse granulométrique du sable de HELEGUE ................................... 42

Annexe VII : Résultat de l’analyse granulométrique du sable de Dori ............................................. 43

Annexe VIII : Résultat de l’analyse granulométrique du sable prélevé à Schiphra .......................... 44

Annexe IX : Résultat de l’ES et de la teneur en eau pour le sable de HELEGUE ............................ 45

Annexe X : Résultat de l’ES et de la teneur en eau pour le sable de Dori ........................................ 46

Annexe XI : Résultat de l’ES et de la teneur en eau pour le sable de Schiphra ................................ 47

Annexe XII : principe de l’essai d’absorption ................................................................................... 48

Annexe XIII : Résultats des proportions réajustées en masse ........................................................... 49



iv

Liste des Tableaux

Tableau 1: caractéristiques des granulats 15/25 ......................................................................... 6

Tableau 2: caractéristiques de S (0/0,5) ..................................................................................... 7

Tableau 3: caractéristiques de S (0/2,5) ..................................................................................... 8

Tableau 4: caractéristiques de S(0/10) ....................................................................................... 9

Tableau 7: résistance à la compression du S0/2,5 .................................................................... 29

Tableau 8: résistance à la compression du S 0/0,5 ................................................................... 29

Tableau 9: résistance à la compression du S 0/10 .................................................................... 29

Tableau 10: résistance à la compression du S 0/2,5 ................................................................. 30

Tableau 11: résistance à la compression du 0/0,5 .................................................................... 30

Tableau 12: résistance à la compression du S 0/10 .................................................................. 31





Tableau 17: résistance à la compression du S0/0,5 .................................................................. 32




v

Liste des figures

Figure 1 courbe granulométrique du gravier .............................................................................. 7

Figure 2: courbes granulométriques des trois sables ....................... Erreur ! Signet non défini.

Figure 3: détermination de l'affaissement au cône d'Abrams ................................................... 15

Figure 4: schémas de formulation du mortier .......................................................................... 17

Figure 5: processus d'exécution de l'essai de retrait [20] ......................................................... 17

Figure 6: moules prismatiques 4 x 4 x 16 cm3 ........................................................................ 18

Figure 7: presse à béton ............................................................................................................ 19

Figure 8: courbe granulométrique de détermination des proportions granulaire de S(0/0,5) .. 22

Figure 9: Courbe granulométrique dd détermination de proportion granulaire du sable S(0/2,5)

.................................................................................................................................................. 23

Figure 10: Courbe granulométrique de détermination de proportion granulaire du sable S(0/10)

.................................................................................................................................................. 24

Figure 11 : Evolution du retrait total des différents mortiers ................................................... 26

Figure 12 : suivi de la perte de masse relative des différents mortiers .................................... 27

Figure 13: Evolution du retrait total des différents mortiers en fonction de leur perte de masse

relative ...................................................................................................................................... 28

Figure 14 Résistances à la compression des bétons formulés avec chacune des 3 classes de sable

étudié ........................................................................................................................................ 33



1

INTRODUCTION GÉNÉRALE

Le béton est l’un des matériaux de construction les plus utilisés dans le domaine du génie civil.

Plus de 5 milliards de tonnes de béton sont produits par an dans le monde entier[1], avec environ

2,5millions de tonnes de béton produits au Burkina-Faso.

Le béton est un matériau composite, constitué de granulats durs de diverses dimensions, collés

entre eux par un liant[2]. Sa résistance et sa durabilité sont fonction de ses différents

constituants. Ces constituants sont de trois (3) types : les granulats, le liant et de l’eau. De façon

générale, les granulats sont spécifiquement constitués du gravier (gros granulats) et du sable

(petits granulats). La norme française CEN196-1-ISO669 donne un type de sable précis

recommandé pour une réalisation du béton.

Au Burkina-Faso, dans la région du Nord il existe une immense carrière de sable fin de dune.

Cependant cette immense richesse, n’est pas exploitée, à grande échelle au Burkina Faso. Ceci

est uniquement dû au fait que ce sable ne respecte pas les critères donnés par la norme pour

réaliser un bon béton.

Dans le but d’apporter une contribution à la valorisation du sable de dune dans la fabrication

d’un béton courant, au Burkina Faso, nous allons effectuer une étude préliminaire visant d’une

part à mettre en exergue l’influence de la nature du sable sur les propriétés physiques d’un béton

courant. Et d’autre part, déterminer la résistance à la compression des bétons en fonction du

type de sable utilisé. Cette étude, se résume donc à une étude comparative effectuée sur trois

classes de sable bien distinctes, dont le sable de la région du nord du Burkina-Faso.

Vu le coût et la rareté des sables dits de bonnes qualités pour la formulation du béton, nous nous

posons des questions à savoir : quel est réellement l’influence de la qualité des sables sur les

propriétés du béton ? Est-il possible de réaliser un béton courant de bonne résistance avec ces

sables du nord ?

Dans le but de répondre à ces questions et incertitudes, nous avons mené cette étude qui porte

sur l’influence de son constituant fin, à savoir le sable. Jusqu’à présent, aucune étude menée

dans ce domaine au Burkina-Faso, n’a été rendue public. Mais en Algérie, une étude similaire

a déjà été réalisée par BOUHINK [3] dans une thèse doctorale.

Nous nous sommes fixés comme hypothèse de travail, qu’il est possible d’obtenir un béton

courant d’une résistance caractéristique de 25 MPa, avec le sable de dune.

Pour vérifier cette hypothèse, nous réaliserons, à cet effet, divers essais en laboratoire. Nous

exécuterons des essais afin de déterminer les proportions optimales requises pour la formulation

d’un béton courant.

Ce travail sera présenté en trois chapitres. Le premier sera constitué des éléments

bibliographiques permettant d’avoir une compréhension sur les essais à mener et sur leur

importance dans notre étude. Le second parlera du sable utilisé, du matériel et des méthodes

expérimentales exploités dans cette étude. Le dernier montrera les résultats obtenus dans notre

étude et des analyses scientifiques de ceux-ci.



2

CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

INTRODUCTION

En génie civil, que ce soit dans le domaine des travaux publics ou en bâtiment, le béton est très

souvent utilisé dans la construction de divers ouvrages (grands, moyens et/ou petits). Au

Burkina-Faso, les constructions de BTP croissent de façon exponentielle. Si bien que la rareté

de certains matériaux commence à se faire ressentir. C’est le cas du matériau sable grossier très

souvent utilisé pour la fabrication de béton de qualité. Cependant, il existe une immense

ressource presqu’inexploitée de sable fin dans la région du nord du Burkina-Faso.

L’objectif de ce chapitre est dans un premier temps de faire une revue générale sur la

classification des sables, puis définir les caractéristiques essentielles d’un béton courant.

Ensuite, une partie représentant l’essentiel des données portant sur les propriétés physico-

mécaniques de ce béton, influencées par la nature du sable. Enfin, faire une description

succincte de la formulation des bétons. Et une dernière partie sur les propositions de

réajustement de proportions de sable sur les formulations de béton.

Cette étude sera faite en nous basant sur la méthode de Dreux-Gorisse. Si les résultats obtenus

par la méthode de Dreux-Gorisse, s’avèrent insatisfaisante, alors nous procèderons à des

réajustements de la proportion de sable, en nous basant sur la méthode exécutée au LNBTP de

la Côte d’Ivoire[4]. Leur méthode consiste à varier la proportion du sable, à la recherche de la

proportion optimale en vue d’atteindre un béton de qualité convenable. Ce qui, dans le cas de

notre étude, est un des objectifs à atteindre.

A. CLASSIFICATION DES SABLES

Les sables sont définis comme étant un ensemble de granulats résultant de la désagrégation des

roches[5]. Cette désagrégation peut être naturelle (auquel cas on a un sable naturel) ou

artificielle (auquel cas on a un sable artificiel). Il est possible de les classer en plusieurs familles

selon leur nature et leur classe, conformément à la norme française NF P18-560 [6,7].

1. LES DIVERSES NATURES DU SABLE.

Le sable s’obtient soit naturellement (désagrégation naturelle de roches) soit artificiellement

(désagrégation artificielle ou concassage de roches). Les sables naturels et les sables artificiels

ont tous deux, des natures bien spécifiques.

Sable artificiel

Le sable artificiel étant issue du concassage d’une ou de plusieurs roche(s) spécifique(s), alors

sa nature est la même que celle de(s) la roche(s) désagrégée(s).

Sable naturel

Il est le résultat d’une érosion (processus physique et chimique naturel par lequel le sol et les

roches de la croûte terrestre sont continuellement soumis à une abrasion et à une corrosion) et

d’une sédimentation (dépôt de sédiment) de différentes roches suivies d’un transport fluviale et

parfois éolien[3]. La nature de ce type de sable est déterminée par son degré de propreté. De ce

fait connaitre le degré de propreté d’un sable naturel, revient donc à définir la nature de ce

dernier. Le degré de propreté d’un sable naturel se détermine grâce à un essai de laboratoire



3

nommé « équivalent de sable ». En fonction des valeurs obtenues lors de cet essai il est possible

de dire si le sable est :

- Argileux

- Légèrement argileux

- Propre (à faible pourcentage de fines argileuses)

- Très propre (absence quasi-total de fines argileuses)

2. Les différentes classes de sable

La classe d’un sable est fonction de la taille de ses grains (granulométrie). Ils existent trois types

de sable à savoir le sable grossier, le sable moyen et le sable fin.[1]

Sable grossier

Ce type de sable a des grains d’une taille comprise entre 5mm et 25mm. Ils peuvent porter

l’appellation de gravillon. Ce sable, présente une faible teneur de particule de la fraction 0,080

- 2mm.

Sable moyen

C’est un sable dont les grains ont une taille comprise entre 2,50mm et 5mm.

Sable fin

Il est question de sable fin, lorsque les particules qui le constituent, sont inférieures à 2,5mm.

B. CARACTERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES D’UN BETON

COURANT

I. DEFINITION DU BETON

Le béton est un mélange dans les proportions préétablies de liant (ciment), avec des granulats

(sable, gravier, pierrailles) et de l’eau. Ce matériau est généralement composé de pâte (ciment,

eau et/ou adjuvant) de 30 à 40%, et d’agrégats(granulats) de 60 à 80%, par volume [2]. Le béton

est désigné en général par sa résistance nominale à la compression à 28jours d’âge[1]. De ce

qui précède, il existe différents types de béton, à savoir :

Le béton courant pour des résistances de 20 à 30MPa

Les bétons de qualité supérieure pour des résistances de 40 à 50MPa

Les bétons de hautes performances pour des résistances de 60 à 100MPa

Les bétons de très hautes performances pour des résistances de plus de 100MPa

Cette étude porte sur le béton courant. Le béton courant tout comme tout autre béton, possède

des propriétés physico-mécaniques.



4

II. LES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES

Les bétons courants présentent diverses propriétés physiques. Ces propriétés physiques se

résument à :

1. L’ouvrabilité

L’ouvrabilité d’un béton est un facteur important. Elle peut se définir comme la facilité offerte

à la mise en œuvre du béton pour le remplissage parfait du coffrage et du ferraillage[2]. Elle est

caractérisée par la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams (A).

2. Retrait

Le retrait est un phénomène simple qui correspond à une contraction volumétrique que l’on

observe quand du béton dessèche[7]. Toute fois dans cette étude, l’essai de retrait est effectué

sur le mortier et non sur le béton. Le retrait peut être défini également, comme un ensemble de

variations dimensionnelles intimement liées au départ d’eau vers l’extérieur ou à la

consommation d’eau par hydratation[8]. Ces variations sont indépendantes de tout chargement

ou de toute sollicitation. Elles sont dues à des phénomènes chimiques(hydratation) et physiques

(départ d’eau vers l’extérieur, pression capillaire). En d’autres termes, le retrait est une variation

dimensionnelle, fonction du temps et de la variation d’eau dans le matériau cimentaire, sans

chargement extérieur de ce dernier.

III. CARACTERISTIQUES MECANIQUES

Les caractéristiques mécaniques d’un béton courant, ne sont pas très variées. Il en existe trois :

1. La Résistance à la compression.

C’est la propriété, qui en général, est considérée comme la plus importante des propriétés du

béton. Cette résistance, projette une image globale de la qualité d’un béton [1]. Elle définit la

force maximale de compression à de laquelle le béton peut résister. La résistance d’un béton

courant est en grande parti, liée à l’homogénéité de son squelette granulaire.

2. La résistance à la flexion

La flexion est une déformation au cours de laquelle l’axe des barres rectilignes fléchit ou alors

la courbure des barres curvilignes change après déformation[9]. Dans le cas présent, la flexion

c’est l’état du béton qui est fléchi, sous l’effet de la force normale à sa section[5]. Lorsque le

béton fléchi, il oppose une résistance à la force de flexion. Cette résistance qu’il oppose est sa

résistance à la flexion.

3. La résistance à la traction

La résistance à la traction désigne la résistance d'une surface contre une force de traction qui

s'exerce verticalement à la surface.[10] C’est une force qu’oppose le béton contre une

sollicitation de type allongement.[11]

Toutes fois dans le cadre de l’étude qui nous concerne, nous étudierons uniquement la résistance

à la compression.

C. INFLUENCE DE LA NATURE DU SABLE SUR LES PROPRIETES

PHYSICO-MECANIQUES D’UN BETON COURANT



5

La qualité du sable a une influence à tout point de vue sur la qualité du béton. Elle influence

directement l’ouvrabilité, et la résistance[12]

1. Influence du sable sur l’ouvrabilité du béton.

En général, la granulométrie du sable influence la quantité d’eau requise pour la formulation du

béton. En effet, plus la taille des grains d’un sable est petite, plus la quantité d’eau est importante

pour la formulation du béton. Autrement dit, la classe granulaire d’un sable influe sur

l’ouvrabilité d’un béton.

- Le sable grossier [5mm-25mm]

Il présente généralement un défaut par rapport à la liquéfaction de la pâte de ciment. Ce

défaut se traduit par une instabilité du mélange frais, qui conduit à un ressuage (Etat du

béton qui laisse ressortir son humidité intérieure) important.

- Le sable trop fin [<2,5mm]

Ce sable a une demande en eau de mouillage très élevée[1]. Cette eau augmente le rapport E/C

demandant ainsi une augmentation de la quantité de ciment.

- Le sable moyen aux grains arrondis, ce sable contient peu de grains de ø<100µ𝑚, mais

est riche en grains moyens de 0,250 à 0,500mm

Ce type de sable, est considéré comme un bon sable pour la fabrication du béton, en terme

d’ouvrabilité, car il a un bon rapport à la liquéfaction de la pâte de ciment et ne nécessite pas

une augmentation de la quantité d’eau de gâchage.

2. Influence du sable sur la résistance à la compression du béton

Le squelette granulaire du béton est l’ensemble des particules solides qui le constitue. La

résistance du béton est très influencée par son squelette granulaire. Plus le squelette est compact

plus la résistance du béton est élevée.

Ainsi, le sable de par la taille de ses grains, permet d’optimiser ou non la compacité du squelette

granulaire. Par conséquent, il a une répercussion non négligeable sur la résistance du béton.

CONCLUSION

En somme, cette revue bibliographique nous permet de mieux comprendre les notions de

résistance à la compression et de retrait. Ces notions ont une grande importance dans la

formulation du béton.

Nous allons déterminer les différents matériaux à étudier, les méthodes et le matériels

nécessaire à utiliser pour ces études.



6

CHAPITRE II : MATERIAUX/ MATERIELS ET METHODES

INTRODUCTION

Plusieurs moyens pourraient nous permettre de réaliser cette étude. Dans ce chapitre nous allons

déterminer les moyens précis qui nous permettrons d’effectuer notre étude.

Pour ce faire, nous allons utiliser du matériel de laboratoire afin d’effectuer une série d’essais

sur les matériaux suivants les méthodes correspondantes.

A. LES MATERIAUX UTILISES

Comme annoncé plus haut, les constituants du béton sont de 3 types : le granulat (gravier et

sable), le liant (ciment) et de l’eau. Dans les paragraphes suivants nous allons donner les

caractéristiques de chacun des matériaux utilisés. (Voir Annexe IV)

Afin de bien définir la granulométrie de chaque agrégat, nous allons déterminer le Cu et le Cc

pour chacun des granulats. [13]

Soit

Le coefficient d’uniformité : Cu = D60 / D10

Le coefficient de courbure : Cc = (D30) ^ 2 / (D10. D60)

Si

Cu < 2 alors granulométrique uniforme (GU)

Cu > 2 alors granulométrique étalée (GE)

1 < Cc < 3 : sable bien graduer (SBG)

I- LE GRAVIER

Dans cette étude, nous avons utilisé un seul type de gravier, du granite concassé de classe

15/25, ayant les caractéristiques physiques consignées dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1: caractéristiques des granulats 15/25 provenant d’un site de vente d’agrégats

à Ouagadougou

Paramètres Valeurs

Classe granulaire 15/25

Masse volumique spécifique 2,6𝑡/𝑚3

Module de finesse (𝑀𝑓𝑠) 0,99

Coefficient d’absorption : AB 0,28%

Cu 1,59

Type de granulométrie uniforme

La figure 1 montre la variation granulométrique des graviers



7

Figure 1 courbe granulométrique du gravier

II- LES SABLES

Cette étude étant essentiellement basée sur le sable, nous avons effectué les travaux sur 3 types

de sables ayant des provenances géographiques et des caractéristiques différentes. Ces sables

proviennent de DORI (dans le nord du Burkina Faso) ayant pour coordonnées 14°02’09’’N

0°03’50’’W, de la zone de l’hôpital SCHIPHRA (Ouagadougou) sur un chantier, et de la zone

de HELEGUE.

1. Le sable de DORI

Ce sable est un sable fin qui provient des dunes de sable, du barrage de YAKOUTA à DORI,

dans la région du nord du Burkina Faso. Il est noté S (0/0,5)

Tableau 2: caractéristiques de S (0/0,5)

Paramètres Valeurs

Classe granulaire 0/0,5


Densité spécifique 2,6



Equivalent à vue : ESV 35,15

Equivalent à piston : ES 32,5

Cu 1,77

Type de granulométrie uniforme

Cc

1.01

Donc le sable a été bien

gradué

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100

Tam

isât

(%)

ouverture des tamis (mm)

courbe graulométrique

du gravier

D60

D30

D10



8

Interprétation de la valeur de l’ES : ES𝑉 < 65 . On est donc en présence de particules

d’argile : risque de retrait ou de gonflement à rejeter pour des bétons de qualité.

Figure 2: courbe granulométrique du sable (0/0,5)

2. Le sable de HELEGUE.

Il provient d’un chantier localisé à HELEGUE, village situé sur le tronçon KONGOUSSI-

DJIBO au Burkina Faso. Ce sable est noté S (0/2,5).

Tableau 3: caractéristiques de S (0/2,5)

Paramètres Valeurs

Classe granulaire 0/2,5



Module de finesse (𝑀𝑓𝑠) : 1,7


Equivalent à vue : ESV 76

Equivalent à piston : ES 73

Cu 2 ,11

Type de granulométrie Etalée

Cc

1,22

Donc le sable a été bien

gradué

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08 0,18 0,28 0,38 0,48 0,58 0,68

Tam

isât

(%

)


courbe granulaire

du S ( 0 / 0,5 )

D60

D30

D10



9

Interprétation de l’ES : 75 ≤ ESV ≤ 85 et 70 ≤ ES ˂ 80 : on est donc en présence d’un sable

propre à faible pourcentage de fines argileuses. Il est possible de faire un béton courant et un

béton de résistance relativement élevée ou béton de qualité.

Figure 3: courbe granulométrique du sable (0/2,5)

3. Le sable du chantier de SCHIPHRA ou encore S (0/10)

Ce sable a été prélevé sur un chantier de l’hôpital SCHIPHRA à Ouagadougou.

Ses caractéristiques sont consignées dans le tableau suivant :

Tableau 4: caractéristiques de S(0/10)

Paramètres Valeurs

Classe granulaire 0/10




Coefficient d’absorption AB 14,11%

Equivalent à vue : ESV 94,7

Equivalent à piston : ES 94,7

Cu 4,4

Type de granulométrie Etalée

Cc 1,18

Donc bien gradué

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08 0,8

Tam

isât

(%

)


courbe

granulométrique du

S (0/2,5)

D60

D30

D10



10

Interprétation de la valeur de l’ES : ESV ≥ 85 et ES ≥ 80, donc on est en présence de sable

très propre : l’absence presque totale de fines argileuses risque d’entrainer un défaut de

plasticité du béton qu’il faudra rattraper par une augmentation du dosage en eau. Possibilité de

faire un béton exceptionnel

Figure 4: courbe granulométrique du sable (0/10)

III- LE CIMENT

Le ciment utilisé pour cette étude est le CIMENT PORTLAND de CIMFASO : CPA-45.

Ce ciment a pour caractéristiques : Masse volumique 3,1 t/m3

Le choix de ce ciment a été fait par notre structure d’accueil ACIT géotechnique

IV- L’EAU

L’eau de gâchage pour béton, utilisée est l’eau de robinet, en provenance de l’Office National

de l’Eau et de l’Assainissement (ONEA) au Burkina Faso.

Dans notre étude, elle est estimée à 188,89 Kg par mètre cube de béton.

B. METHODES EXPERIMENTALES

Pour réaliser notre étude, nous avons effectué plusieurs essais allant des déterminations des

propriétés des matériaux aux propriétés du béton. L’analyse granulométrique, l’essais

d’équivalent de sable, l’essai de détermination du coefficient d’absorption, la porosité du béton,

la formulation du béton et l’essai de compression du béton.

Plusieurs méthodes différentes permettraient de réaliser chacun de ces essais mais dans notre

étude, nous n’avons choisi qu’une seule méthode par essai à l’exception de la formulation du

béton.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08 0,8 8 80

Tam

isât

(%

)

ouvertures des tamis (mm)

courbe granulométrique S

(0/10)

D60

D30

D10



11

I- METHODES DE DETERMINATIONS DES PROPRIETES PHYSIQUES

DES MATERES PREMIERES

1. Analyse granulométrique (Voir Annexes V à VIII)

Cet essai permet de connaître la variation des grains de ces matériaux. Elle s’effectue sur les

grains secs. Cette détermination se fait par tamisage à travers des tamis à mailles carrées de

dimensions variables de 0.08 mm à 100mm. La norme utilisé pour la réalisation de ces analyses

granulométriques est la norme française NF P94-056[14].

Les formules qui suivent ont été utilisées dans le cadre de la réalisation de cet essai :

Pourcentage de tamisât cumulés P (%) :

𝑃 (%) = 100 − 𝑟

Pourcentage des refus cumulés de chaque type d’échantillon est noté r (%) et est déterminé de

la façon suivante :

𝑟(%) = (𝑅/𝑀2𝑗) 𝑥 100

R : la masse de refus cumulés en gramme

𝑀2𝑗 : la masse de la prise d’essai pour chaque échantillon

2. Détermination de l’équivalent de sable (voir Annexes IX à XI)

Léssai d´équivalent de sable permet de mesurer la propreté dún sable. il est effectuée sur la

fraction dún granulat passant au tamis à mailles carrées de 5mm. Cet essai rend compte

globalement de la quantité et de la qualité des éléments fins, en exprimant un rapport

conventionnel volumétrique entre les éléments sableux qui sédimentent et les éléments fins qui

floculent.

L’exécution de cet essai a été fait conformément à la norme NF P 18-598 [15].

Ce sont les valeurs ci-dessous, déterminées dans le cadre de cet essai, qui permettent d’évaluer

le degré de propreté du sable.

L’équivalent de sable à vue est donné par la formule :𝐸𝑠𝑣 = 100ℎ2

ℎ1

L’équivalent de sable grâce au piston est, donné par la formule :𝐸𝑠 = 100ℎ3

ℎ1

Avec :

ℎ1 : la hauteur du niveau supérieur du floculat par rapport au fond de l’éprouvette.

ℎ2 : la hauteur du niveau supérieur de la partie sédimentée par rapport au fond de l’éprouvette.

ℎ3 : la hauteur du sédiment au niveau de la face supérieure du manchon.



12

3. Détermination du coefficient d’absorption (voir Annexe XII)

Le coefficient d’absorption (𝐴𝐵) est défini comme étant la capacité qu’a un matériau d’absorber

un liquide, en l’occurrence l’eau dans le cas présent. Il existe des matériaux qui présentent une

structure interne permettant une absorption élevé d’eau. Lorsque ces derniers entrent dans la

composition du béton, il est probable qu’ils aient une influence sur la résistance de ce dernier.

Le but de cet essai est donc de déterminer le coefficient d’absorption de tous les granulats (sable,

gravier) qui ont été choisis pour cette étude.

𝐴𝐵 : Est caractérisé par le rapport de l’augmentation de la masse de l’échantillon après

imbibition par l’eau, à la masse sèche de l’échantillon après passage à l’étuve. D’où :

𝐴𝐵 = 𝑀0 − 𝑀1

𝑀0100

𝑀0 : Masse de l’échantillon sec après passage à l’étuve à 105°C

𝑀1 : Masse de l’échantillon imbibé, avec une surface sèche.

II- FORMULATION DU BETON « METHODE DE DREUX GORISSE » ET

REAJUSTEMENT.

La méthode de formulation de Dreux–Gorisse, permet de déterminer les valeurs optimales des

matériaux, nécessaire à la confection d’un mètre cube de béton, conformément au cahier de

charges.

1. Détermination du rapport 𝑪 𝑬⁄

De la formule de Bolomey :

𝜎28′ = 𝐺′𝜎𝑐

′ (𝐶

𝐸− 0,5) , on déduit le rapport 𝐶 𝐸⁄ comme suit :

𝐶

𝐸=

𝜎28′

𝐺′𝜎𝑐′ + 0,5

Avec :

𝜎28′ : Résistance moyenne à 28jours en MPa

𝜎𝑐′ : Classe vraie du ciment à 28 jours en MPa

C : Dosage en ciment en kg par 𝑚3 de béton

E : Dosage en eau totale sur le matériau sec en litre par 𝑚3de béton

𝐺′ : Coefficient granulaire, fonction de la qualité et de la taille maximale des granulats. Voir

tableau...

D’où : 𝐶

𝐸=

28,75

0,5 x42,5+ 0,5 →

𝐶

𝐸= 1,85



13

La valeur de C est déterminée grâce à l’abaque de la figure …, en fonction des valeurs 𝐶 𝐸⁄ et

de la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams A = 5cm.

On détermine graphiquement C = 350 𝑘𝑔/𝑚3

Le rapport 𝐶 𝐸⁄ étant connu, et C déterminé, on déduit la valeur de E

𝐶

𝐸= 1,85 → 𝐸 =

𝐶

1,85 d’où E = 188,89 𝑘𝑔/𝑚3

Une correction est apportée sur la quantité de la pâte, lorsque le 𝐷𝑚𝑎𝑥 est différent de 20mm,

pour des raisons de maniabilité. Pour que le rapport C/E reste inchangé.

2. Détermination du mélange optimal à minimum de vides.

Il est question ici, de rechercher les proportions de sable, de gravillons et de cailloux qui vont

permettre la réalisation d’un squelette à minimum de vides. La courbe granulométrique à

minimum de vide peut être schématisée par une droite brisée (AOB).

- Le point O est l’origine de la droite et défini en

Son abscisse : par la plus petite ouverture de tamis utilisé lors de la granulométrie, dans notre

cas c’est 0,08µm.

Son ordonnée : est prise à zéro pour correspondre avec l’origine de l’axe.

- Le point B est défini en

Son abscisse : X = 𝐷𝑚𝑎𝑥 dans notre cas 𝐷𝑚𝑎𝑥 = 31,5 𝑚𝑚

Son ordonnée : Y =100%

- Le point de brisure est A est défini par :

Son abscisse :

si 𝐷𝑚𝑎𝑥 ≤ 20𝑚𝑚 𝑋 =𝐷𝑚𝑎𝑥

2 (1)

si 𝐷𝑚𝑎𝑥 > 20𝑚𝑚 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒(𝑋) = (𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒(𝐷𝑚𝑎𝑥) + 38)/2 (2)

le (2) correspond au cas de cette étude vu que 𝐷𝑚𝑎𝑥 = 31.5 𝑚𝑚

Son ordonnée :

𝑌 = 50 − √1,25(𝐷𝑚𝑎𝑥) + 𝐾′

Où : 𝐾′ = 𝐾 + 𝐾𝑠 + 𝐾𝑝

Y : est donné en pourcentage de passants cumulés

K : est un coefficient donné par le tableau N°, et qui est fonction de la forme des granulats, du

dosage en ciment, et de la force de vibration.

𝐾𝑠: est fonction du module de finesse du sable(𝑀𝑓𝑠), et déterminé par : 6𝑀𝑓𝑠 -15



14

𝐾𝑝: correction supplémentaire si le béton doit être pompé

a) Détermination des pourcentages en volume absolus de matériaux

Afin de déterminer les pourcentages en volume absolu de sable et de gravier, essentiel à la

fabrication d’une pâte à minimum de vide, il est indispensable de déterminer les points ‘’s’’ et

‘’g’’ respectivement sur la courbe granulométrique du sable (à 95%) et sur celle du gravier

concassé (à 5%) ; Puis de tracer une droite passant par ces deux points. Cette droite coupe la

droite AOB en un point. Ce point permet de déterminer le pourcentage du gravier(%G) ainsi

que celui du sable(%S).

(Voir courbes granulométriques)

b) Détermination de la compacité du béton.

Il est nécessaire d’estimer la compacité(C) du béton qui correspond au volume absolu en 𝑚3 de

solide contenu dans un mètre cube de béton, afin de calculer les masses de granulats intervenant

dans sa composition.

C = 𝐶0 + 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3

𝐶0 : Sa valeur est fonction de la taille des granulats, de la consistance du mélange et le mode de

serrage. Dans notre cas 𝐶0 = 0,820 (car 𝐷𝑚𝑎𝑥= 31.5mm, qu’on a une consistance plastique et

que le serrage s’effectue par piquage). Voir tableau …

𝐶1 = −0,03 : Car on est en présence de sable et gravier concassé

𝐶2 = −0,03 : Afin d’apporter une correction à C, à cause de la présence de granulats légers.

𝐶3 = (𝐶 − 350)/5000 : vu que notre dosage en ciment C ≠ 350Kg/𝑚3

Par conséquent : C = 0,82 – 0,06 → C = 0,76 𝑚3

c) Détermination du volume de ciment(𝑉𝑐), du volume absolu (V) de granulats intervenant

dans la formulation du béton, de celui du sable (𝑉𝑠) et de celui du gravier (Vg)

V = c - 𝑉𝑐 Avec 𝑉𝑐 = C / ρ𝑠(𝑐)

D’où : Vc = 350

3,1x0,001 = 0,11 𝑚3

V = 0,76 – 0,11 → V = 0,65 𝑚3

{ VS = V x %SVg = V x %G

Les pourcentages de sable et de gravier déterminé par la méthode Dreux-Gorisse est fonction

de la classe granulaire de chaque sable, en fonction de la classe granulaire du gravier utilisé.



15

Déduction de la masse de sable (S) et de celle du gravier (G)

{

S2 = VS2 x ρs(S)

g1 = Vg1 x ρs(g)

III- PROPOSITION DE REAJUSTEMENT DES PROPORTIONS DE SABLE

SUR LES FORMULATIONS DE BETON

Pour chaque type de sable étudié, la méthode de Dreux-Gorisse a permis d’établir une

formulation. Cependant, notre étude étant comparative, nous avons jugé bon d’effectuer

d’autres formulations de béton en faisant varier le pourcentage de sable. Suite à cela, nous nous

sommes inspirés du bilan d’étude de J. SIMONNET [4]. Ce bilan d’étude avait pour objectif,

de formuler des bétons par la méthode de Dreux-Gorisse en utilisant du sable de la Côte d’Ivoire

; dans cette étude étaient associés des sables de classes différentes, dans l’optique d’obtenir un

squelette granulaire assez compacte. Pour ce faire, il fallait procéder à des réajustements de

proportion de ces sables.

Cependant, nous n’utilisons pas deux classes de sable pour la même formulation dans cette

étude. Ceci étant, nous avons réadapté cette approche au contexte de notre étude. Les nouvelles

proportions de sable ont été déterminées, en fonction du pourcentage de sable fin obtenu par la

méthode de Dreux-Gorisse.

Et à chaque nouvelle proportion de sable est associé une nouvelle proportion de gravier tel que

%G = 100 - %S

IV- ESSAI D’AFFAISSEMENT SUR LE BETON FRAIS

La consistance ou l’ouvrabilité d’un béton est un facteur important. Elle influe sur le dosage en

eau et en ciment du béton. Elle facilite ou complique la mise en place d’un béton. Le choix de

la consistance influx donc sur l’ouvrabilité d’un béton. Cette consistance est caractérisée par

l’affaissement au cône d’Abrams, qui est noté(A). Cette étude concerne les béton plastique,

l’affaissement souhaité est défini dans l’intervalle [5cm ; 9cm] conformément à la norme NF P

18-451 [17].

Figure 5: détermination de l'affaissement au cône d'Abrams



16

V- ESSAI DE COMPRESSION DU BETON

L’essai de compression se résume, à l’écrasement du béton à l’âge de maturité désiré.

Conformément à la norme NF EN 12350[17], les écrasements des éprouvettes se font,

généralement, à 7jours, 14jours, et 28jours d’âge. Cependant, dans cette étude les écrasements

ont été réalisés à 7jours et 28jours d’âge. (Voir image d’éprouvette écrasé en Annexe III)

Soit F la résistance à la compression, F est déterminé grâce à la formule, suivant :

𝐹 (𝑀𝑃𝑎) = 𝑃

𝑆

S : section en 𝑚2 de l’éprouvette soumise à la charge P

P : charge maximale en MN enregistrée pendant l’essai

Le choix des moules 16 x 32 𝑐𝑚2(la confection et la conservation des éprouvettes), pour cet

essai, a été réalisé conformément à la norme française NF P18-405[18].

VI- ESSAIS DE RETRAIT TOTAL OU GLOBAL SUR MORTIER POUR LES

TROIS CLASSES DE SABLE.

Le retrait total correspond à des variations dimensionnelles mettant en jeu des réactions

physico-chimiques avant, pendant, ou après la prise du matériau cimentaire[19]. Ce phénomène

est un facteur très important dans la pratique, car cela a très souvent pour conséquence,

l’apparition de fissure qui nuit en général à la durabilité du béton[7]

L’essai de retrait s’effectue sur les mortiers, en référence à la norme française NF P15-433[20].

Les mortiers sont confectionnés dans des moules 4x4x16 𝑐𝑚3[21], dont les parois

correspondant aux bases des éprouvettes sont percées suivant l’axe horizontal. Ceci afin de

permettre la fixation des plots. Ces mortiers sont munis à leurs extrémités de plots en laiton, qui

permettent de mesurer les variations linéaires sur les éprouvettes à l’aide d’un comparateur.

1. Confection des éprouvettes de mortier et conservation.

La confection et la conservation des moules avant démoulage, ont été exécutées conformément

à la norme. Les proportions qui vont suivre, restent constantes pour les trois types de sable.

𝑆𝐶⁄ = 3 et le rapport 𝐸 𝐶⁄ = 0,7.

De ce qui précède, S = 1350g, C = 450g, E = 315g

Malaxage à sec Malaxage humide Temps (s)

Contact

Ciment et sable

0

Addition

d’eau

120S

Arrêt de

malaxage

120

S



17

2. Principe de l’essai et formule

L’essai de retrait, conformément à la norme NF P15-433, consiste à mesurer en fonction du

temps, la variation de la longueur de chaque éprouvette prismatique de mortier conservé dans

l’air après démoulage. Les éprouvettes sont pesées régulièrement afin d’évaluer la quantité

d’eau évaporée. Les lectures et les pesées sont prises deux fois par jour, à intervalle de 8heure

(sauf en cas de force majeur). (Voir Annexe II)

Soit Ɛ la variation relative de longueur. Elle est évaluée grâce à la formule qui suit

Ɛ(𝑡) = 𝛥𝑙(𝑡)

𝐿=

𝑑𝑙(𝑡) − 𝑑𝑙(𝑡0)

𝐿

𝛥𝑙(𝑡) : variation de la longueur en fonction du temps, L : la longueur initiale

Si 𝛥𝑙(𝑡) est négatif alors il y a un phénomène de retrait

Si 𝛥𝑙(𝑡) est positif alors il y a un phénomène de gonflement

Figure 7: processus d'exécution de l'essai de retrait [22]

C. MATERIELS UTILISES

Plusieurs matériels ont été utilisé pour la réalisation de nos recherches. Chaque matériel est

spécifique à l’essai à réaliser.

1. Matériels utilisés pour l’essai d’analyse granulométrique

Comme nous l’avons expliqué à 1 Analyse granulométrique (Voir Annexes V à VIII)

Cet essai s’effectue à travers des tamis à mailles carrées de dimensions variables de 0.08 mm à

100mm. On utilise des tamis à mailles carrées par leur ouverture ; la dimension nominale d'un

tamis correspond à la longueur du côté de la maille (en mm)

Figure 6: schémas de formulation du mortier



18

Ces tamis sont classés par module. Le module d'un tamis est un nombre caractéristique. La

valeur du module est donnée par la relation :

Module = (10 log (ouverture en μm)) + 1.

Les dimensions d'une série forment une suite géométrique :

Pour les sables, on utilise les tamis d'ouverture (en mm) : 0,08-0,16-0,32-0,63-1,25-2,5-5,0

(suite géométrique de raison 2) ;

Pour les graviers on utilise les tamis d'ouverture (en mm) : 6,3-8-10-12,5-16-20-25-31,5-40-50-

63-80 (suite géométrique de raison 1,259).

On utilisera également des balances permettant d’effectuer des pesées, dont la portée limite est

compatible avec les masses à peser

2. Matériels utilisé pour la réalisation de l’essai d’équivalent de sable

Un Tamis de 5 mm d´ouverture de mailles avec fond, une Spatule et cuillère. Des récipients de

pesée pouvant recevoir environ 200 ml, une balance dont la portée limite est compatible avec

les masses à peser et permettant de faire toutes les Pesées avec une précision relative de 0,1 %.

Un chronomètre donnant la seconde.

Un réglet de 500 mm, gradué en millimètres.

Un goupillon pour le nettoyage des éprouvettes.

Bacs pour tamisage

Des éprouvettes cylindriques et transparentes en matière plastique de diamètre extérieur

constant à ± 0,5 mm, de diamètre intérieur de 32 mm ± 0,5 mm et d´une hauteur de 430 mm ±

1mm ; Un piston taré

3. Matériels utilisés pour la formulation.

Pour réaliser les formulations du béton nous utilisons des moules cylindriques métalliques de

diamètre intérieur 16cm et de hauteur 32cm ; une truelle, une pelle, une bétonnière, une

brouette, un cône d’affaissement, et une règle graduée.

4. Matériels utilisé pour l’essai de retrait

Afin de réaliser les essais de retrait sur les mortiers, nous utilisons des moules prismatiques

métalliques 4 x 4 x 16 𝑐𝑚3, un rétractomètre, un malaxeur électrique, un agitateur mécanique

Figure 8: moules prismatiques 4 x 4 x 16 cm3



19

5. Matériels utilisés pour l’essai de compression : La presse à béton

Pour la réalisation de l’essai de compression, elle a été utilisée pour effectuer les écrasements

des éprouvettes

Voir figure 7 :

Figure 9: presse à béton

VII - Détermination de la densité du béton durci pour les trois sables au

proportion de Dreux Gorisse et au réajustement à 45% de sable.

1. But de l’essai, définition et formule de cette densité

Afin d’évaluer la densité apparente d’un béton, il faut connaitre le volume et le poids d’un

échantillon d’une certaine grosseur. Pour trouver le volume, on pèse une première fois

l’échantillon saturé d’eau normalement (autrement dit dans l’air), puis une deuxième fois

l’échantillon étant plongé dans l’eau. La poussée d’air correspond à la différence entre les deux

poids. Ces mesures permettent également de déterminer le volume de l’échantillon. La densité

apparente est définit grâce au poids de l’échantillon complètement sec.

La formule qui permet de calculer la densité apparente du béton durci est définit comme suite :

𝐷 = 𝐺

𝐺𝐼 − 𝐺𝑓

𝑆𝑓

(𝑔

𝑐𝑚3)



20

D : densité apparente de l’échantillon de béton

G : poids de l’échantillon sec

𝐺𝐼 : poids normal de l’échantillon saturé d’eau

𝐺𝑓 : poids de l’échantillon saturé d’eau plongé dans l’eau

𝑆𝑓 : poids spécifique du liquide du bain. 𝑆𝑓 pour l’eau est égale à 1 𝑔/𝑐𝑚3

2. Principe de l’essai

Obtention de l’échantillon saturé d’eau

Plonger le corps d’épreuve dans un bassin d’eau, pendant 75h. l’immersion doit être totale, et

l’essai se fait dans une salle à température constante de 24°C pendant toute la période

d’imbibition

Obtention de l’échantillon sec

Apres immersion de 72h et après pesée de l’échantillon imbibé d’eau, placer l’échantillon à

l’étuve à 105°C jusqu’à masse constante (2pesées espacées de 24h ne s’écartent pas plus de

0,05%

En fonction des masses obtenues effectuer les calculs.

VIII - Essais de porosité accessible à l’eau sur les éprouvettes de béton

fabriqué avec les trois sables au proportion de Dreux Gorisse et au

réajustement à 45% de sable.

Le procédé expérimental de l’étude est identique au procédé de détermination de la densité

apparente du béton durci. Toute fois leur formule diffère.

La formule permettant de calculer la porosité accessible à l’eau (𝑃𝑒𝑎𝑢) [23] :

𝑃𝑒𝑎𝑢 = 𝑀𝑎𝑖𝑟 − 𝑀𝑠𝑒𝑐

𝑀𝑎𝑖𝑟 − 𝑀𝑒𝑎𝑢∗ 100 ( 𝑣𝑎𝑙𝑒𝑢𝑟 𝑑𝑜𝑛𝑛é𝑒 𝑒𝑛 𝑝𝑜𝑢𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒)



21

𝑀𝑎𝑖𝑟 : masse de l’échantillon saturé d’eau, pesé dans l’air

𝑀𝑠𝑒𝑐 : masse de l’échantillon sec

𝑀𝑒𝑎𝑢 : masse de l’échantillon saturé d’eau, pesée sous l’eau ; ou encore pesée hydrostatique

CONCLUSION

A l’issu de cette deuxième partie de nos recherches, nous arrivons au constat qui suit :

La méthode de Dreux-Gorisse, ne préconise pas dans sa démarche la fabrication d’un béton

avec pour unique granulats le gravier avec le sable très fin. De ce fait, nous allons adopter une

autre approche basée sur celle J. SIMONNET afin de déterminer la méthode la mieux

appropriée dans le cadre de cette étude.

Nous comparerons donc les résultats obtenus à partir de ces deux méthodes.



22

CHAPITRE III : RESULTATS EXPERIMENTAUX ET DISCUSSIONS

INTRODUCTION

Ce chapitre a pour dessein, d’analyser et d’interpréter les résultats des différents essais exécutés

au cours de cette étude.

Il examine les effets de substitution d’un sable très fin à celui d’un sable grossier sur les

paramètres de formulation d’un béton courant. Puis il aborde l’influence de la nature du sable

sur les propriétés physico-mécaniques d’un béton courant. Pour conclure, il répond à la

question, est-il possible d’envisager l’utilisation du sable fin de Dori, dans la fabrication d’un

béton courant ?

I- EFFETS DE LA SUBSTITUTION DU SABLE GROSSIER A CELUI

D’UN SABLE FIN SUR LA FORMULATION DU BETON.

La formulation du béton a été obtenue par la méthode de Dreux-Gorisse et une autre inspirée

de l’approche de J. SIMONNET.

Les résultats de ces formulations ont donné de différents résultats suivants la méthode utilisée

et les sables utilisés.

1. Résultats obtenus par la méthode Dreux-Gorisse, analyse et interprétation

Cet effet se traduit à travers les courbes granulométriques, qui sont des paramètres déterminants

de la formulation du béton par la méthode Dreux-Gorisse. En nous référent aux données des

graphiques qui suivront, nous avons déterminé les proportions de sable et de gravier, grâce à la

droite de couleur rouge sur chacun des graphiques.

Sable S (0/0,5)

Figure 10: courbe granulométrique de détermination des proportions granulaire de

S(0/0,5)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08 0,8 8 80

PO

UR

CEN

TAG

E G

RA

VIE

R-S

AB

LE

TIA

MIS

ÂT

(%)

OUVERTURE DES TAMIS (MM)

Courbe granulométrique du S(0/0,5) Courbe granulométrique gravier G(15/25)

droite (AOB) droite fonction 95%S et 5%G

droite déterminant le %S et %G



23

Du graphique ci-dessus, les valeurs du sable, ainsi que du gravier sont déterminées en

pourcentage.

S (0/0,5) : Est de 32,5%

𝐺 : Est de 67,5%

Au regard des données obtenues, nous sommes en présence d’un squelette granulaire, contenant

énormément de vides. Ce qui a une incidence sur la qualité du béton à fabriquer.

Sable S (0/2,5)

Figure 11: Courbe granulométrique dd détermination de proportion granulaire du sable

S(0/2,5)

Du graphique ci-dessus, nous avons :

36% de 𝑆2

64% de G

En nous référent aux données ci-dessus, nous ferons face à un squelette granulaire, de faible

compacité. Ce qui aura une répercussion sur la qualité du béton à fabriquer.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08 0,8 8 80

PO

UR

CEN

TAG

E G

RA

VIE

R-S

AB

LE

TAM

ISÂ

T (%

)

OUVERTURE DES TAMIS (MM)

courbe granulométrique S (0/2,5)

Courbe granulométrique du Gravier



24

Sable S (0/10)

Figure 12: Courbe granulométrique de détermination de proportion granulaire du sable

S(0/10)

Nous obtenons les données suivantes :

50% de S (0/10)

50% de G

Ces données révèlent la qualité acceptable du squelette granulaire.

Les résultats obtenus par la méthode de Dreux-Gorisse, donnent de faibles proportions pour les

sables S (0/0,5) et S (0/2,5). Nous en déduisons, que la formulation du béton avec les sables S

(0/0,5) et S (0/2,5), est hors de la plage normative mise en place par Dreux-Gorisse pour

l’application de sa méthode de formulation des bétons.

2. Observations des résultats de la méthode réajustement

Cette approche nous a ainsi permis d’avoir des proportions de sable, que nous avons utilisées

pour effectuer de nouvelles formulations avec les trois classes de sables. Ces proportions sont

de : 35%, 40% et 45% (voir annexe XIII pour les résultats en masses).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08 0,8 8 80

TAM

ISÂ

T (%

)

OUVERTURES DES TAMIS (MM)

courbegranulométrique deS(0/10)

courbegranulométrique duGravier

droite fonction fonctionde 95 % de passant dusable et 5% de passantgravierdroite (AOB)

courbe pourcentgaesable, gravier



25

II- EFFET DE LA NATURE DU SABLE SUR LES PROPRIETES

PHYSIQUES DU BETON

1. Influence de la nature du sable sur la densité du béton durci et sur la porosité

accessible à l’eau.

Nous aborderons dans ce paragraphe l’étude de la porosité accessible à l’eau et de la densité du

béton durci. L’étude aurait dû être effectuer sur toutes les formulations de bétons effectuer pour

évaluer les résistances. Cependant, pour des raisons de disponibilité du matériau au laboratoire

en temps opportun. Nous avons effectué les essais, uniquement sur le béton formulé aux

proportions fournies par la méthode de Dreux – Gorisse, et sur celle du réajustement à 45% de

sable. Proportion déterminée au paragraphe I.1 et I.2 de ce chapitre.

Le tableau N°X illustre les densités et porosités accessible à l’eau du béton à 28 jours d’âge.

Tableau X : valeurs des densités et porosités accessible à l'eau

Classes de

sable

0/0,5 0/2,5 0/10

proportions 45% 32,50% 45% 36% 45% 50%

Peau 15,45 12,49 15,1 12,17 14,88 14,51

D 2,17 2,29 2,21 2,31 2,18 2,22

Nous remarquons que la porosité accessible obtenue avec les proportions de réajustement est

plus élevée que celle obtenue avec la méthode de Dreux – Gorisse.

Hors une grande porosité implique une importante perméabilité.

De ce qui précède nous pouvons dire que les bétons obtenus avec un réajustement, sont plus

poreux, donc plus perméable que les bétons obtenus par la méthode de Dreux-Gorisse.

Au vu des résultats de porosité, il était logique d’obtenir des densités des bétons obtenus par

réajustement à 45%, moins dense que celle des densités des bétons formulés à partir de Dreux

– Gorisse. Car un béton poreux comporte des vides et est donc par analogie moins dense.

2. Influence de la nature du sable sur le retrait total de mortier

Nous aborderons dans ce paragraphe l’étude du retrait de dessiccation des mortiers à base des

trois différents sables. L’étude aurait pu se faire sur le béton directement, toutefois afin de mieux

apprécier la qualité du sable, nous avons conduit les essais de retrait sur les mortiers dont les

formules ont été définies dans le paragraphe VI du chapitre II. La figure 11 illustre l’évolution

du retrait total des mortiers en fonction du temps.



26

Figure 13 : Evolution du retrait total des différents mortiers

La figure 13 représente les courbes de retraits des mortiers fabriqué à base des sables S (0/0,5)

S (0/2,5) et S (0/10). Les courbes de mortiers formulés à base des sables S (0/0,5) et S (0/2,5)

présentent des allures similaires ayant trois phases alors que la courbe du mortier formulé à

base du sable S (0/10) n’en présente que 2.

Pour les courbes de mortiers formulés à base des sables S (0/0,5) et S (0/2,5), on observe durant

les 8 premiers jours une première phase présentant une évolution de retrait croissante et lente

[de 0 à 490µm/m pour le S (0/0,5) et de 0 à 386µm/m pour S (0/2,5)] ; puis une seconde phase

qui se déroule du huitième au treizième jours, où le retrait a une évolution cinétique [de 490 à

2225µm/m pour le S (0/0,5) et de 386 à 2684µm/m pour le S (0/2,5)] et une dernière phase qui

présente une évolution presque asymptotique du retrait [ jusqu’à 2539µm/m pour S (0/0,5) et

jusqu’à 500 à 2984µm/m pour le s (0/2,5)] du treizième au 17ième jour.

Pour La courbe du mortier formulé à base du sable S (0/10), on observe deux phases

d’évolution du retrait. La première présente une évolution légèrement supérieure (de 0 à

765µm/m) à celle des deux autres courbes durant les neufs premiers jours et une dernière

évolution de retrait presque asymptotique (de 765 à [de 0 à 2251µm/m) du neuvième au dix-

septième jour.

De ce qui précède, nous pouvons dire que la 1ère phase qui enregistre une faible évolution de

retrait, correspond à la phase de dessiccation capillaire. La dessiccation capillaire étant

l’évaporation de l’eau capillaire, elle génère peu de tension capillaire en raison de la grande

taille des pores, ce qui empêche une forte évolution du retrait.

La 2nde phase du retrait traduit la forte cinétique de la pression capillaire dans les mortiers. En

effet, l’hydratation du ciment conduit à la réduction de la taille des pores à travers la production

des hydrates. Les mortiers formulés à partir des sables S (0/0,5) et S (0/2,5) présentent une

évolution des retraits très élevé. Ceci pourrait être lié aux rayons capillaires plus faible de ces

mortiers qui présenterait un squelette granulaire plus resserré. Pour le sable 0/10, cette seconde

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

retr

ait

(µ

m/m

)

Temps (jours)

S(0/0,5)

S(0/2,5)

S (0/10)



27

phase du retrait a une cinétique plus faible que les deux autres mortiers. Ceci pourrait

s’expliquer par le rayon plus grand de sa porosité capillaire.

Durant la 3ème phase, les courbes du retrait présentent une cinétique très faible. Ce phénomène

est lié au fait que les mortiers s’opposent à la dépression capillaire suite à l’amélioration de leur

squelette solide et ceci grâce à l’hydratation de la pâte cimentaire.

Figure 14 : suivi de la perte de masse relative des différents mortiers

La figure 14 représente l’évolution de la perte de masse relative en fonction du temps.

Nous constatons, qu’à l’exception du mortier formulé avec le sable S (0/0,5) qui présente un

aspect un peu particulier, l’évolution de la perte de masse relative (%) dans le temps, se resume

en deux phases.

Durant la première phase, les mortiers formulés avec les sables S (0/2,5) et S (0/10) présentent

une plus grande perte de masse que le mortier formulé avec le sable S (0/0,5). Comme nous

l’avons remarqué à la figure 11, la perte de masse relative de cette phase correspond à

l’évaporation de l’eau contenue dans les pores capillaires. Durant la deuxième phase,

l’hydratation du ciment conduit à la réduction de la taille des pores à travers la production des

hydrates, ce qui génère une évolution lente de la perte de masse dans les mortiers formulés à

base des sables S (0/2,5) et S (0/10) ; et une perte de masse plus importante sur le mortier

formulé avec le sable S (0/0,5).

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Per

te d

e m

ass

e re

lati

ve

( %

)

Temps (jours)

S(0/0,5)

S(0/2,5)

S(0/10)



28

Figure 15: Evolution du retrait total des différents mortiers en fonction de leur perte de

masse relative

La figure 15 représente l’évolution de du retrait total en fonction de la perte de masse relative.

L’évolution du retrait totale en fonction de la perte de masse présente deux phases.

Durant la première phase, l’évolution du retrait est faible tandis que la perte e masse est élevée.

Durant la deuxième phase, l’évolution du retrait est très importante tandis que celle de la perte

de masse est faible.

En nous basant sur les interprétations des figures 11 et 12, on peut déduire que la taille des pores

a une grande influence sur le retrait au jeune âge.

De ce qui précède, on peut en déduire que les sables ayant une faible porosité (rayon capillaire

faible), génèrent un important retrait, ce qui représente en l’occurrence un risque de fissuration

aux jeunes âges.

III- EFFET DE LA NATURE DU SABLE SUR LA RESISTANCE A LA

COMPRESSION DU BETON (Voir Annexe I)

Les résultats concernant l’influence du sable sur la résistance à la compression du béton, sont

scindés en deux parties. Celle obtenue à partir de la méthode de Dreux-Gorisse, et celle obtenue

par nos réajustements.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1 2 3 4 5 6 7

retr

ait

(µ

m/m

)

Perte de masse relative (%)

S(0/10)

S(0/2,5)

S(0/0,5)



29

a) Les résistances obtenues à partir de la méthode de Dreux-Gorisse.

Les résultats obtenus par la méthode de Dreux-Gorisse sont consignés dans les tableaux qui

suivent :

Tableau 5: résistance à la compression du S0/2,5

N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances

(MPa) Confection Essai

1

12/01/2017

19/01/2017

7 15,765 270 13,436

13,270 2 7 15,375 260 12,938

3 7 15,770 270 13,436

4 09/02/2017

28 15,545 315 15,675

16,048 5 28 15,720 330 16,421

6 28 15,575 415 20,651

Tableau 6: résistance à la compression du S 0/0,5

N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances

(MPa)

Confection

Essai

1

21/03/2017

28/03/2017

7 15,100 205 10,201

11,445 2 7 16,200 255 12,689

3 7 15,500 230 11,445

4

18/04/2017

28 15,065 275 13,684

14,016 5 28 15,725 285 14,182

6 28 15,350 285 14,182

Tableau 7: résistance à la compression du S 0/10

N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

29/04/2017

06/05/2017

7 16,050 335 16,670

20,029 2 7 15,150 410 20,402

3 7 15,602 395 19,656

4

27/05/2017

28 15,215 515 25,378

25,328 5 28 14,985 500 24,881

6 28 15,785 512 25,478

A 28jours d’âge, les résistances respectives de sable de classe S (0/0,5) ; S (0/2,5) ; S (0/10)

atteignent : 14,06MPa, 17,582MPa, 25,328MPa. Les résultats obtenus sont insatisfaisants, à

l’exception du résultat obtenu avec le sable de classe S (0/10). La plus petite résistance obtenue

est celle déterminée avec le sable de classe S (0/0,5).



30

Des résultats obtenus aux tableaux 7, 8 et 9, nous pouvons en déduire que l’hypothèse selon

laquelle « la formulation de béton avec les sables S (0/0,5) ; S (0/2,5) ne rentre pas dans la plage

normative d’utilisation de la méthode de Dreux-Gorisse » est vérifiée.

De ce fait, il apparait normal, d’obtenir de mauvaises résistances de béton avec les sables de

classes S (0/0,5) ; S (0/2,5). On en déduit donc, que pour la formulation des bétons avec du

sable fin des classes précédemment citées la méthode de Dreux-Gorisse n’est pas adaptée.

b) Les résistances obtenues à partir des réajustements inspirés de la méthode de J.

SIMONET.

Les ajustements réalisés sur les proportions de sable, et qui a eu une incidence sur la proportion

de gravier (voir Annexe XII), donne les résultats de résistance à la compression dans les

tableaux 10 à 18.

- 35% de sable


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

De

rupture

(KN)

Résistance

À la

compression

(MPa)

Moyenne

Des

résistances

(MPa)

Confection

Essai

1

18/04/2017

25/04/2017

(11h15)

7 15410 250 12,440

12,109 2 7 15680 250 12,440

3 7 15345 230 11,445

4

16/05/2017

(11h15)

28 15405 285 14,182

14,265 5 28 15645 300 14,928

6 28 15210 275 13,684

Tableau 9: résistance à la compression du 0/0,5

N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

De

rupture

(KN)

Résistance

À la

compression

(MPa)

Moyenne

Des

résistances


1

02/05/2017

09/05/2017

(15h30)

7 15,470 240 11,943

13,560 2 7 15,405 260 12,938

3 7 15,205 285 14,182

4

30/05/2017

(15h30)

28 15,175 300 14,928

17,665 5 28 15,070 350 17,416

6 28 15,025 360 17,914



31


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

02/05/2017

09/05/2017

7 15270 250 12,440

12,440 2 7 15075 240 11,943

3 7 15305 250 12,440

4

30/05/2017

28 15,125 300 14,928

16,981 5 28 15,470 357,5 17,790

6 28 15,375 325 16,172

- 40% de sable


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

22/12/2016

29/12/2016

7 15395 400 19,904

20.568 2 7 15505 415 20,651

3 7 15285 425 21,148

4

19/01/2017

28 15995 500 24,881

25,129 5 28 15590 450 22,393

6 28 15655 510 25,378


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

23/03/2017

30/03/2017

()

7 15,190 250 12,440

12,855 2 7 15,070 280 13,933

3 7 15,340 245 12,191

4 20/04/2017

()

28 15,330 310 15,426

17,043 5 28 15,190 330 16,421

6 28 14,840 355 17,665



32


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance

à la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

28/04/2017

05/05/2017

7 15520 320 15,924

15,675 2 7 15330 275 13,684

3 7 15680 310 15,426

4

26/05/2017

28 15,375 325 15,924

17,168 5 28 14,950 300 13,684

6 28 15,100 370 18,412

- 45% de sable


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance à

la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances

(MPa)

Confection

Essai

1

01/03/2017

09/03/2017

(15h)

7 16205 405 20,153

20,319 2 7 15440 435 20,900

3 7 15150 400 19,904

4 29/03/2017

(15h)

28 16075 496 24,682

24,897 5 28 15400 500 24,881

6 28 15700 505 25,129

Tableau 15: résistance à la compression du S0/0,5

N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance à

la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

23/03/2017

30/03/2017

(15h)

7 15,910 285 14,182

14,845 2 7 15,415 310 15,426

3 7 15,845 300 14,928

4 20/04/2017

(15h)

28 15,200 370 18,412 18,287

5 28 15,425 365 18.163

6 28 15,615 315 15,675



33


N°

Dates

AGE

(jours)

Masse

(kg)

Force

de

rupture

(KN)

Résistance à

la

compression

(MPa)

Moyenne

des

résistances


1

28/04/2017

05/05/2017

(15h35)

7 15,310 365 18,163

18,992 2 7 15,320 400 19,904

3 7 15,555 380 18,909

4 26/05/2017

(15h35)

28 15,095 510 25,378

24,798 5 28 15,445 495 24,632

6 28 15,145 490 24,383

Des résultats obtenus précédemment, nous avons établi un graphique récapitulatif des variations

de résistances, en fonction des différentes proportions de sables réajustées sur l’ensemble des

classes de sable.

Figure 16 Résistances à la compression des bétons formulés avec chacune des 3 classes de

sable étudié

Les résistances varient en fonction des proportions de sable et de leur classe. (Voir Annexe I)

Les résistances obtenues avec 35% de sable, à l’exception de celle du sable de classe (0/0,5),

ont baissées par rapport aux résistances obtenues avec les proportions déterminées par la

méthode de Dreux-Gorisse. Ce qui est normale car les proportions des sables S (0/2,5) ; S (0/10)

ont été revues à la baisse.

Par rapport aux résistances obtenues par la méthode de Dreux-Gorisse, celles obtenues avec

40% de sables ont :

Augmenté considérablement pour les sables de classe (0/0,5) et (0/2,5) ; et celui de (0/2,5)

atteint une résistance satisfaisante. Cependant, il faut noter que la résistance obtenue avec le

0

5

10

15

20

25

30

35 40 45

rési

stan

ce à

la c

om

pre

ssio

n à

28

jou

rs

d'â

ge

proportions (en pourcentage)réajustées de sable

résistance à la compression à 28 jours d'âge de béton à

proportion de sable réajustée

résistances obenues avecS(0/10)

résistance obtenue avecS(0/2,5)

résistance obtenue avecS(0/0,5)



34

sable (0/2,5) n’a été obtenu que pour un béton ferme et non plastique car A = 3,4. Pour un

affaissement égal ou supérieur à 5, la résistance de ce dernier est inférieure ou égale à 20MPa.

Le béton formulé avec le sable (0/0,5) atteint 17,043MPa.

Diminué considérablement avec celui de (0/10). Les résistances obtenues avec les sables S

(0/2,5) et S (0/10), lors de la formulation du béton à 45% de sable sont pratiquement

équivalentes et proches de 25MPa. Cependant, la valeur de la résistance du béton formulé avec

le S (0/0,5) a évolué très peu et est égale à 18,287MPa.

Pour les sables S (0/2,5) et S (0/10), il est possible d’atteindre les résistances égales à celles

d’un béton courant. Cependant, pour les bétons formulés avec le sable S (0/0,5), les résultats

obtenus à la compression sont insatisfaisants. Contrairement à la méthode de Dreux-Gorisse, la

méthode de réajustement de proportion du sable, a permis d’augmenter la résistance du béton

formulé avec le sable S (0/0,5). Toutes fois, il faut noter que le sable des dunes de Dori même

si elles ont évolué, sont toujours insatisfaisantes

CONCLUSION

A l’issue des résultats obtenus, dans ce chapitre, nous pouvons affirmer qu’il serait

pratiquement impossible d’obtenir à partir du sable de dune de Dori, à l’état naturel, un béton

courant de bonne qualité avec un dosage en ciment de 350kg/𝑚3. Le sable de dune a l’état

naturel présente certains inconvénients non négligeables. En témoigne, les résultats obtenus sur

les propriétés physiques et mécaniques abordé dans cette étude.



35

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Tout au long de cette étude, nous avons recherché l’influence de la qualité du sable sur les

propriétés physico-mécanique du béton. Pour ce fait, nous nous sommes fixés comme but

d’effectuer l’étude préliminaire de l’utilisation du sable de dune de Dori dans la fabrication

d’un béton courant.

Dans ce processus, nous avons commencé par faire une étude bibliographique ayant pour but

de nous aider à bien comprendre et expliquer notre sujet en nous basant sur les recherches

menées sur des sujets et études plus ou moins proches du notre.

Ainsi nous avons réalisé des essais d’identification des différents sables utilisés dans cette

étude, qui sont l’analyse granulométrique, et l’essai d’équivalent de sable. Ensuite nous avons

effectué des essais de formulation de béton et de mortiers, accompagnés d’autres tests tel que

les essais de résistance à la compression sur ces bétons formulés et les essais sur le retrait de

des mortiers formulés avec chacun des sables de l’étude. Ces essais nous ont permis, de

déterminer grâce à l’analyse granulométrique la classe du sable de Dori qui est de 0/0,5, d’avoir

une idée sur la résistance maximale que l’on peut obtenir des bétons formulés avec le sable de

Dori par la méthode de Dreux-Gorisse et par la méthode de réajustement des proportions de

sable inspiré par l’approche de J. SIMONET, et d’avoir une idée sur l’influence du sable de

Dori sur les retraits de mortiers.

Nous pouvons alors conclure qu’à l’état naturel, le sable de Dori qui est de classe 0/0,5 n’est

pas adapté pour la fabrication d’un béton courant (25/35) de résistance caractéristique, avec un

dosage en ciment de 350kg/𝑚3.

Néanmoins, ces sables ne sont pas nécessairement à mettre à l’oubli, d’autres études pourraient

être effectuées sur les bétons courants avec augmentation du dosage en ciment. Ou alors ces

études pourraient être réorientées sur les bétons de sable, avec amélioration du sable de Dori

par ajout d’adjuvant afin de voir dans quelles mesures il serait possible d’utiliser ce sable dans

la fabrication d’un béton de bonne qualité respectant les normes.



36

Bibliographie

[1] A. ALLICHE, “LE MATERIAU BETON NATURE PHYSICO CHIMIQUE ET

COMPORTEMENT MECANIQUE,” Cent. Paris.

[2] S. LALDJI, “Cours-ETS : Caractéristiques fondamentales du béton,” Hiver 2015.

[3] Brahim BOUHINK, “Contribution à la valorisation du sable de dune dans la formulation

du béton destiné aux ouvrages hydrauliques en milieux sahariens,” Février 2011.

[4] J. SIMONET, “Bilan de cinq années d’utilisation de la méthode de Dreux-Gorisse de

composition des bétons en Côte d’Ivoire,” Lab. Bâtim. Trav. Publiques Côte Ivoire,

Avril 1981.

[5] “38dictionnaires et recueil de connaissances.” .

[6] Samira MOHELLEBI, “Caractérisation et modélisation des paramètres physico-hygro-

mécaniques d’un béton léger à base de granulats composites,” Mai 2014.

[7] Pierre.C AÏTCïn, Adam NEVILLE, and Paul ACKER, “Les différents types de retrait du

béton,” Mai - Juin 1998.

[8] Fatma SAIDAT, “Activation chimique du métakaolin dans une matrice cimentaire,” p.

15 à 102, Dec. 2013.

[9] H.A DICKO, “LA FLEXION SIMPLE.”

[10] PAVIDENSA, “Résistance à la traction – Résistance à la traction d’adhérence,” pp. 1–5,

2015.

[11] Jean-L CLEMENT, “Les essais de fluage sur le béton,” Lab. Cent. Ponts Chaussées.

[12] Olivier PILATE and Claude PLOYAERT, “La granulaométrie correcte des sables pour

une qualité de béton optimale des bétons routiers.”

[13] Koffi A.A KOKOLE, “COURS TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION,” 2015-2014.

[14] NFP 18-560, “Analyse granulométrique par tamisage,” Sep. 1990.

[15] NF P 18-598, “Equivalent de sable,” Oct. 1991.

[16] NFP 18-451, “Essai d’Affaissement,” Décembre 1981.

[17] NF EN 12390, “Essai pour béton durci résistance à la compression des éprouvettes,”

Avril 2012.

[18] NFP 18-405, “Essais d’Information Confection et Conservation des Eprouvettes,”

Décembre 1981.

[19] H. SAMOUH, E. ROZIERE, and A. LOUKILI, “interprétation des mesures du retrait

dessiccation des bétons autoplaçants (BAP),” au 7 juin 2012.

[20] NF P 15-433, “Détermination du retrait et gonflement,” Février 1994.

[21] NFP 18-400, “ « Moules pour éprouvettes cylindriques et prismatiques »,” Décembre

1981.

[22] Sidiki KABRE, “caractérisation physico-mécanique d’un éco-ciment de type CEM II/A

à base du tuff de Burkina Faso,” Jan. 2017.

[23] Chérif B. BIRYONDEKE, F. NGAPGUE, and G.O MUSANGI, “Etude du coefficient

d’absorption d’eau des granulats d’origine volcanique de Goma et son influence dans la

formulation du béton,” ISSR Journals, 2016.



37

ANNEXES

ANNEXE I : Histogramme comparatif des résistances obtenues par Dreux-Gorisse et

celles obtenues par réajustements

0

10

20

36 35 40 45

rési

stan

ce à

28jo

urs

proportion de sable en pourcentage (%)

Résistance à 28jours d'âge avec le sable 0/2,5

36354045

0

5

10

15

20

32,5 35 40 45

rési

stan

ce à

28

j


Résistance à 28jours d'âge avec le sable 0/0,5

32,5

35

40

45

0

5

10

15

20

25

30

35 40 45 50

rési

stan

ce à

28

j


Résistance à 28jours d'âge avec sable 0/10

35

40

45

50



38

Annexe II : Perte de retrait et de masse sur les mortiers de chaque sable, en fonction de

la durée de l’essai.

Perte de Retrait et de masse en fonction des différents sables utilisés pour la fabrication d’un

mortier

Temps

en

jours

S1 S2 S3

perte de

retrait

perte de

masse

perte de

retrait

perte de

masse

perte de

retrait

perte de

masse

ojrs 0 0 0 0 0 0

1jr 80,21 1,64 148,96 3,86 332,29 3,75

2jrs 174,58 2,03 186,25 4,65 468,54 4,39

3jrs 270,00 3,16 286,04 4,96 644,58 4,60

4jrs 375,63 3,52 286,25 5,23 681,88 4,82

5jrs 470,21 3,88 324,79 5,52 696,46 5,03

6jrs 440,83 3,97 385,83 5,63 712,92 5,12

7jrs 489,58 4,05 392,29 5,77 720,83 5,26

8jrs 834,38 4,23 443,13 5,86 765,42 5,34

9jrs 1306,46 4,33 623,96 5,97 1148,75 5,41

10jrs 2225,83 4,54 1047,29 6,04 1306,46 5,49

11jrs 2299,58 4,65 2096,67 6,05 1641,25 5,59

13jrs 2315,42 5,05 2683,75 6,25 1877,92 5,67

14jrs 2367,71 5,37 2845,42 6,29 2057,08 5,74

15jrs 2468,96 5,61 2877,29 6,36 2158,13 5,78

16jrs 2480,42 5,64 2907,71 6,36 2248,75 5,88

17jrs 2538,96 5,88 2984,17 6,37 2250,83 5,88



39

ANNEXE III : Confection d’éprouvettes, éprouvettes de béton formulé avec chaque

sable et image de deux affaissements obtenus lors des essais



40

ANNEXE IV : Image de l’ensemble des agrégats utilisé dans cette étude



41

Annexe V : Résultat de l’analyse granulométrique du gravier

Analyse granulométrique du gravier concassé

modules

AFNOR

ouvertures

des tamis

(mm)

Refus

cumulés

(%)

R(g)

Refus cumulés (%)

r(%) = (R/𝑀2)*100

Tamisât cumulés (%)

P(%) =100-r

47 40

46 31,5 75 1 99

45 25 1170 20 80

44 20 3090 53 47

43 16 4485 77 23

42 12,5 5220 95 5

41 10 5545 95,5 4,5

40 8 5725 98,5 1,5

39 6,3 5760 99 1

38 5 5775 99,5 0,5

37 4 5780 99,5 0,5

36 3,15 5785 99,5 0,5

35 2,5

34 2

33 1,6

32 1,25

31 1

30 0,8

29 0,63

28 0,5

27 0,4

26 0,315

25 0,25

24 0,2

23 0,16

22 0,125

21 0,1

20 0,08

Fond P = 5805

𝑀2(𝑔) = 5805



42

Annexe VI : Résultat de l’analyse granulométrique du sable de HELEGUE

Analyse granulométrique du Sable d’HELEGUE

modules

AFNOR

ouvertures des

tamis(mm)

Masse de refus

cumulé

R (g)

Refus cumulés

(%)

r(%) =

(R/𝑀2)*100

Tamisât cumulés

(%)

P(%) =100-r

47 40

46 31,5

45 25

44 20

43 16

42 12,5

41 10

40 8

39 6,3

38 5

37 4

36 3,15 15 0 100

35 2,5 20 0,5 99,5

34 2 30 0,5 99,5

33 1,6 40 1 99

32 1,25 55 1 99

31 1 70 1,5 98,5

30 0,8 115 2,5 97,5

29 0,63 310 7 93

28 0,5 845 18,5 81,5

27 0,4 1825 40 60

26 0,315 3090 68 32

25 0,25 3785 83 17

24 0,2 4035 89 11

23 0,16 4245 93 7

22 0,125 4375 96 4

21 0,1 4435 97,5 2,5

20 0,08 4490 99 1

Fond P = 4530

𝑀2(𝑔) = 4545



43

Annexe VII : Résultat de l’analyse granulométrique du sable de Dori

Analyse granulométrique du Sable de Dori

Modules

AFNOR

Ouvertures des

tamis (mm)

Masse de refus

cumulés

R (g)

Refus cumulés (%)

r(%) = (R/𝑀2)*100

Tamisât cumulés

(%)

P(%) = 100 - r

47 40

46 31,5

45 25

44 20

43 16

42 12,5

41 10

40 8

39 6,3

38 5

37 4

36 3,15

35 2,5

34 2

33 1,6

32 1,25

31 1

30 0,8

29 0,63 10 0 100

28 0,5 120 4 96

27 0,4 515 15 85

26 0,315 975 29 71

25 0,25 1515 45 55

24 0,2 2340 70 31

23 0,16 2950 88 12

22 0,125 3145 94 7

21 0,1 3240 96 4

20 0,08 3295 98 2

Fond P = 3345

𝑀2(𝑔) = 3360



44

Annexe VIII : Résultat de l’analyse granulométrique du sable prélevé à Schiphra

Analyse granulométrique du Sable de Schiphra

modules

AFNOR

ouvertures des

tamis (mm)

Masse de refus

cumulé R (g)

Refus cumulés (%)

r(%) = (R/𝑀2)*100

Tamisât cumulés

(%)

P(%) =100-r

47 40 - -

46 31,5 - -

45 25 - -

44 20 - -

43 16

42 12,5 0 0 100

41 10 75 2 98

40 8 195 5 95

39 6,3 340 8 92

38 5 489,5 11 89

37 4 605 14,1 85,9

36 3,15 775 18 82

35 2,5 962,5 22,4 77,6

34 2 1198,5 27 73

33 1,6 1400,5 33 67

32 1,25 1685 39 61

31 1 2009,5 47 53

30 0,8 2484,5 58 42

29 0,63 2999,5 70 30

28 0,5 3314,5 77 23

27 0,4 3539,5 83 17

26 0,315 3787,5 88 12

25 0,25 3947,5 92 8

24 0,2 4142,5 97 3

23 0,16 4227,5 98 2

22 0,125 4410 99 1

21 0,1 4257,5 99 1

20 0,08 4267,5 99 1

Fond P =4290

𝑀2 = 4290𝑔



45

Annexe IX : Résultat de l’ES et de la teneur en eau pour le sable de HELEGUE

Détermination de la teneur en eau du sable D’HELEGUE

Désignation Tare 1 Tare 2

Masse de la tare(g) : 𝑚𝑡 49,7 56,2

Masse totale humide(g) : 𝑚1 450 455

Masse totale sèche (g) : 𝑚2 449,7 454,5

Masse d’eau 𝑚𝑤 (g) = 𝑚1 − 𝑚2 0,3 0,5

Masse du sol sec : 𝑚𝑠 (g) = 𝑚2 − 𝑚𝑡 400 398,3

Teneur en eau : W(%) = 100* 𝑚𝑤/ 𝑚𝑠 0,075 0,125

Teneur en eau moyenne (%) 0,1

Détermination de l’équivalent de sable pour le sable d’Hélégué

Masse de la prise d’essai (g) : 120*(1+w/100) 124 124

Hauteur h1 du niveau supérieur du floculat (cm) 11.7 11.7

Hauteur h2du niveau supérieur de la partie sédimentée (cm) 08.6 09.1

Hauteur h3 du niveau supérieur de la partie sédimentée au piston (cm) 08.3 08.8

ES visuel : ESV = 100*h1

h1 73.5 78

ESV moyen 76

ES piston : ES = 100*h3

h1 71 75

ES moyen 73



46

Annexe X : Résultat de l’ES et de la teneur en eau pour le sable de Dori

Détermination de la teneur en eau du sable de Dori


Masse de la tare(g) : 𝑚𝑡 60 37

Masse totale humide(g) : 𝑚1 400 400

Masse totale sèche (g) : 𝑚2 387 387

Masse d’eau 𝑚𝑤 (g) = 𝑚1 − 𝑚2 13 13

Masse du sol sec : 𝑚𝑠 (g) = 𝑚2 − 𝑚𝑡 327 350



Détermination de l’équivalent de sable pour le sable de Dori


Hauteur h1 du niveau supérieur du floculat (cm) 25,7 26,5

Hauteur h2du niveau supérieur de la partie sédimentée (cm) 09,7 10

Hauteur h3 du niveau supérieur de la partie sédimentée au piston (cm) 08,4 08,6

ES visuel : ESV = 100*h1

h1 32,6 37,7

ESV moyen 35,15

ES piston : ES = 100*h3

h1 32,6 732,4

ES moyen 32,5



47

Annexe XI : Résultat de l’ES et de la teneur en eau pour le sable de Schiphra

Détermination de l’équivalent de sable pour le sable de Schiphra


Hauteur h1 du niveau supérieur du floculat (cm) 11,6 11,5

Hauteur h2du niveau supérieur de la partie sédimentée (cm) 11 10,9

Hauteur h3 du niveau supérieur de la partie sédimentée au piston (cm) 11 10,9

ES visuel : ESV = 100 * h1

h1 94,8 94,7

ESV moyen 94,7

ES piston : ES = 100 * h3

h1 94,8 94,7

ES moyen 94,7

Détermination de la teneur en eau du sable de Schiphra


Masse de la tare(g) : 𝑚𝑡 42,7 43,4

Masse totale humide(g) : 𝑚1 368,8 324

Masse totale sèche (g) : 𝑚2 367,9 323

Masse d’eau 𝑚𝑤 (g) = 𝑚1 − 𝑚2 0,9 1

Masse du sol sec : 𝑚𝑠 (g) = 𝑚2 − 𝑚𝑡 325,2 279,6





48

Annexe XII : principe de l’essai d’absorption

Pour cet essai quatre matériaux étaient à prendre en compte, à savoir : Le sable 0/0,5 ; le sable

0/2,5 ; le sable 0/10 et le gravier 15/25.

Chaque matériau a été échantillonné et pesé. Puis passé à l’étuve pendant 24h. Après le passage

à l’étuve, chaque échantillon a été pesé, puis immergé dans de l’eau et placé dans une salle à

20°C pendant 24h. Apres immersion totale des échantillons pendant 24h, il a fallu s’assurer

d’avoir une surface sèche avant la pesée de chaque échantillon. Pour se faire il a fallu :

Pour les graviers

A défaut de sécher l’ensemble des échantillons, nous essuyons chaque grain à l’aide d’un

torchon sec, puis procédons à la pesée.

Pour les sables

Il était impossible d’effectuer le même procéder qu’avec le gravier sans risquer de perdre

certains grains et donc de fausser les résultats. Il avait été stipulé (référence) d’étaler le sable et

de passer un flux d’air chaud sur les grains. Ce, afin de s’assurer d’avoir des surfaces sèches

sans pour autant retirer l’eau des grains. Cependant le dispositif n’étant pas disponible. Il a été

jugé nécessaire de trouver une autre approche. Cette nouvelle approche se résumait à :

Essayer d’étaler le plus possible les grains dans leur récipient respectif. Puis les introduire dans

l’étuve à 40°C (pendant 30mn pour les sable 0/10 et 1h pour ceux de 0/0,5 et 0/2,5), tout en

remaniant les grains chaque 05mn afin d’éviter la perte interne d’eau.

Au bout de tous ces procédés, la pesée a été effectuée sur tous les échantillons de sable



49

Annexe XIII : Résultats des proportions réajustées en masse

Différentes Proportions Proposées

40% de sable

ρ(g) =

ρ(s) en

t/m3

45% de sable

%g 0,6 %g 0,55

Vg (m3)= V * g% =

V*0,6 = 0,65*0,6 0,39

Vg (m3)= V * g% =

V*0,6 = 0,65*0,55 0,358

g(t) = Vg * ρ(g) 1,014 1014 g(t) = Vg * ρ(g) 0,930 929,5

G (Kg) =

(g(t)*1000)*Q6 50,862

G (Kg) =

(g(t)*1000)*Q6 46,623

Vs (m3) = V * S% =

V*0,6 = 0,65*0,4 0,26

Vs (m3) = V * S% =

V*0,6 = 0,65*0,45 0,2925

s (t) = Vs * ρ(s) 0,676 676 s (t) = Vs * ρ(s) 0,761 760,5

S (kg) =

(s(t)*1000)*Q6 33,908

S (kg) =

(s(t)*1000)*Q6 38,146

35% de sable 2,6

%g 0,65

Vg (m3)= V * g% =

V*0,6 = 0,65*0,65 0,42

g(t) = Vg * ρ(g) 1,0985 1098,5

G (Kg) =

(g(t)*1000)*Q6 55,100

Vs (m3) = V * S% =

V*0,6 = 0,65*0,35 0,23

s (t) = Vs * ρ(s) 0,5915 591,5

S (kg) =

(s(t)*1000)*Q6 29,669

ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA QUALITE DU SABLE SUR LES ...

Documents

Transcript of ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA QUALITE DU SABLE SUR LES ...