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Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) 2007

Etude de l’influence des fibres de coton sur la résistance des bétons

GARBA Ousmanou

Titre : Etude de l’influence des fibres de coton sur la résistance des bétons.

Auteur : GARBA Ousmanou

Etablissement de soutenance : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE)

Grade : Master d’ingénierie Génie Civil 2007

Résumé

L’utilisation des matériaux locaux dans la construction a été une volonté réelle en Afrique depuis plusieurs décennies L’Association pour le Développement naturel d’une Architecture et d’un Urbanisme Africain (ADA UA) en avait fait son credo dans les années 70. Beaucoup de constructions, notamment en Afrique subsaharienne témoignent encore de cette volonté. Dans son sillage, des institutions de formation et de recherche ont accompagné cette dynamique pour améliorer l’état des connaissances tant sur les technologies de mise en oeuvre que sur la caractérisation des différents matériaux de construction. A l’instar des établissements européens tels que le Centre International de la Construction en Terre (CRATerre) crée en 1973, et plus tard le Building Advisory Service Information Network (BASIN) en 1988, les deux écoles qui aujourd’hui forment le 2iE ( l’EIER et l’ETSHER ) et d’autres institutions ont tous participés à cette recherche-développement-dissémination, et ont largement contribué à une meilleure connaissance scientifique et technique dans ce domaine en Afrique. La communauté scientifique mondiale lui est tributaire, notamment de l’invention de l’adobéton dans les années 90. L’adobéton est une technique de construction dont les murs sont en briques de terre crue (adobe) mais dont la protection contre les intempéries est assurée par des écailles de béton de sable. Des constructions sur le site du 2iE à Ouagadougou réalisées à l’époque selon cette technique existent encore en parfait état. Dans le même ordre d’idée, il est à présent question de savoir si les fibres de coton matériau local tout comme d’autres fibres pourraient améliorer les performances des bétons et mortiers ?
Avant de formuler le béton proprement, il a été effectué une série d’analyses sur les matériaux devant constituer le béton. Parmi ces analyses, l’analyse granulométrique pour le sable et gravier donnant pour le sable un module de finesse de 2,21 indiquant que le sable est dans le fuseau acceptable, un coefficient d’uniformité de 4,43 indiquant que le sable a une granulométrie étalée, un coefficient de courbure de 0,86 et un équivalent de sable de 87 % montrant un très bon degré de propreté du sable. Pour le gravier nous avons obtenu un Los Angeles de 25% montrant que le gravier est acceptable pour la formulation du béton. Les autres matériaux comme le polypropylène et le coton sont donné par la société SIKA pour le polypropylène et le coton provenant de la SOFITEX. Nous avons améliorer les qualités du coton en les découpant en longueur de 18 mm afin d’éviter un problème de ségrégation à l’intérieur de la matrice du béton. Aucune analyse n’a été effectuée sur les ciments car le laboratoire ne dispose pas d’équipements nécessaires pour les essais sur les ciments tout de même le ciment utilisé est un ciment CPA 45 provenant du Togo.
La composition des bétons aux fibres de coton tout comme les autres bétons fibres est basée sur la détermination des différentes composantes du béton a savoir le sable le gravier, le ciment, l’eau, et la proportion des fibres fixée par le fabricant pour ce qui est du coton, nous avons pris les valeurs minimale 0,6 Kg/m et maximale 1,2 Kg/m autorisées pour la formulation des bétons fibres. Le choix de la valeur minimale et maximale est du au fait que le coton est en phase expérimentale donc nous ne savons quel dosage est approprié. Nous avons déterminé les proportions des composantes du béton par la méthode DREUX Gorisse et le gâchage est effectué en suivant la procédure des bétons fibres. L’ajout des fibres de coton nous a exigé l’augmentation de la quantité d’eau de gâchage. Nous avons confectionné les éprouvettes cylindriques conformément à la norme NF P 18-404 et pour ce qui est des éprouvettes rectangulaires nous avons réalisé des moules de 10 cm xlO cm x 40 cm en bois blanc. L’aspect des éprouvettes aux fibres de coton après démoulage était rosâtre et présentait moins de micro fissures que le béton ordinaire. Nous avons réalisé l’essai d’écrasement sur les éprouvettes cylindriques quant aux éprouvettes rectangulaires, nous avons utilisé le portique universel pour l’essai de flexion. Les essais sur les mortiers n’ont pas été fait ne disposant pas d’appareils appropriés. Les essais nous ont donné des informations sur les modes de rupture des éprouvettes les éprouvettes aux fibres de coton étaient plus ductiles que les éprouvettes en béton ordinaire car nous avons constaté qu’elles pouvaient se casser sans se rompre. L’ajout défibres de coton confère aux bétons une sorte cohésion interne entre les grains en s’entrelaçant entre les grains de la matrice de béton, et selon le théorème de CAUCHY : pour un matériau homogène et isotrope la contrainte tangentielle est la même dans toutes les directions cette cohésion renforce implicitement la résistance à la compression de l’ordre de 4,35%. Dans des proportions très élevées, les fibres de coton font chuter la résistance à la compression du béton qui passe de 25,40MPapour un dosage en fibres de 0,6 Kg/m3 à 12,43MP a pour un dosage en fibres de 1,2 Kg/m3. En ce qui concerne les performances à la traction des bétons, il y a pas eu augmentation par l’ajout de fibres au sein de la matrice de béton du fait que soit les dimensions adoptées pour les éprouvettes ne sont pas appropriées, soit l’essai de traction par flexion n ’est pas indiqué il fallait soumettre l’éprouvette à un essai de traction pure. Cependant, il existe une limite au delà de laquelle un surdosage en fibres entraînerait une perte de résistance à la traction

Présentation du mémoire (2iE)

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Page publiée le 10 décembre 2016