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sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Evaluation of the structural characteristics of cement and fly ash stabilized desert sand.

Auteur : Amhadi, Talal

Etablissement de soutenance : École de technologie supérieure. Montréal

Grade : Doctorat électronique 2021

Résumé
L’amélioration voire la stabilisation des sols sont des processus qui consistent à modifier leurs caractéristiques physiques pour améliorer leur rhéologie, et particulièrement leur résistance au cisaillement. Ces processus sont bénéfiques lorsque les sols disponibles à proximité de l’alignement de la route à construire, ne peuvent pas soutenir le trafic projeté. Que seule la couche de fondation ou la couche de sous-fondation soit améliorée ou stabilisée, ou bien les deux, la capacité portante de l’ensemble de la chaussée en est augmentée. Ceci constitue en soi une plus-value technique par l’accroissement de la portance, économique par la réduction des coûts et environnementale par la réduction de la pollution associée.

Il est par ailleurs bien établi que le sable naturel du désert (SND) dit sable des dunes, n’est pas adapté à la construction. Sculpté par le vent, il est composé de particules fines, arrondies et lisses qui s’enchevêtrent difficilement, le rendant physiquement instable sous chargement vertical, et prône à une rupture par cisaillement. Le SND n’a ni la taille ni l’angularité requises des granulats concassés (GC) mécaniquement, auxquels on a couramment recours pour la construction de nouvelles chaussées. En effet, les GC créent un maillage entrecroisé, résultant en un squelette de granulats imbriqués, plus robuste. Force est donc d’admettre que les fondations ou les sous-fondations à base de SND ne fournissent pas un support adéquat pour les routes, même à faible trafic, en comparaison avec celles qui sont construites avec des GC. C’est à cause de cela, que des GC doivent souvent être transportés sur de longues distances, voire importés par camion ou par barges dans la majorité des pays d’Afrique tels que le Sénégal, le Mali, le Bénin, le Tchad, la Côte d’Ivoire, l’Algérie et la Libye.

Largement disponible partout sur la planète, le Ciment Portland Ordinaire (CPO) est utilisé depuis de nombreuses décennies, en petites quantités, pour améliorer le comportement des sols en compression. On parle alors d’amélioration. Avec plus de CPO, on peut même stabiliser les sols en augmentant également leur comportement en flexion, en leur conférant une plus grande rigidité, auquel cas on parle plutôt de stabilisation.

En sus du recours au CPO, le recours aussi, dans des proportions raisonnables, à du SND, moins cher et accessible, car adjacent au tracé prévu de la route, est d’intérêt pour réduire les quantités rares de sable manufacturé à obtenir par concassage et à transporter, qui ne sont alors utilisés que pour améliorer la granulométrie du SND. Dans l’esprit du développement durable, cette thèse contribuerait à réduire le gaspillage de précieuses ressources en roches de carrière, qui auraient autrement fourni la taille et l’angularité nécessaires.

C’est dans cet esprit que cette thèse examine l’amélioration (comportement flexible en compression) voire la stabilisation (comportement rigide en flexion) des SND avec du CPO, avec et sans le recours aux cendres volantes (CV), pour utilisation à titre de fondations dans les routes à faible débit de trafic dans les régions désertiques et sujettes à de lourdes charges. En augmentant donc avec ces liants, la résistance à la déformation de la couche de fondation ou de la sous-fondation, l’épaisseur de la couche d’enrobé bitumineux sera considérablement diminuée. Ceci est dû au support beaucoup plus rigide, résultant en une contrainte en traction significativement réduite à la base de la couche de l’enrobé, et une contrainte en compression également beaucoup plus faible, au haut de la sous-fondation et de la plateforme, réduisant de facto la sollicitation sur le sol et augmentant la durée de la vie structurale de la route et le coût environnemental sur le cycle de vie. L’intérêt de stabiliser également la sous-fondation, pour accroître la durée de vie structurale, est également évalué dans cette thèse afin de promouvoir des routes plus résistantes et donc plus durables lorsque fortement sollicitées.

Présentation

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