Valorisation des déchets d'usinage de la compagnie sucrière de Kwilu Ngongo. Contribution à l'étude des caractéristiques physiques et mécaniques des bétons renforcés de fibres métalliques

3.3. Caractéristiques des matériaux utilisés

3.3.1. Granulat

3.3.1.1 Introduction

La République Démocratique du Congo n'ayant pas ses propres normes de spécifications des granulats, les normes françaises sont utilisées. Les granulats doivent être conformes aux spécifications précisées dans la norme XP P 18-545 de février 2004 définissant les principales caractéristiques des granulats pour bétons hydrauliques et mortiers par des codes A, B, C ou D . Cette norme définit à l'aide de cette codification, les valeurs des spécifications adaptées aux différents types d'ouvrages.

Pour les bétons courants, les granulats de code C et ceux dont deux caractéristiques au plus sont de code D conviennent.

Pour les bétons de structures de génie civil ou de bâtiments de classe de résistance supérieure à C 35/45, les granulats de code A conviennent. Certaines caractéristiques peuvent être de code B. Les granulats de code B conviennent pour bétons soumis à des classes d'exposition particulières si l'absorption est de catégorie A.

Le béton à mettre en oeuvre dans le cadre de notre étude est un béton courant, les spécifications pour la catégorie C conviennent.

3.3.1.2. Echantillonnage

Les prélèvements des échantillons des granulats sur stock et pour essai ont été effectués suivant les normes NF P18-553. Les granulats étant mis en stock sur tas, les gros grains ont tendance à rouler en bas du tas et les grains de faibles diamètres restent en haut du tas.

Les matériaux ont été donc prélevés en haut, au milieu, en bas et à l'intérieur du tas suivant les génératrices indiquées sur la figure 1 ci dessous afin d'obtenir un échantillon représentatif du stock.

Figure 1 : croquis prélèvement échantillon sur tas

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3.3.1.3. Caractéristiques géométriques

a) Granulométrie et module de finesse

L'analyse granulométrique permet de déterminer l'échelonnement des dimensions des grains contenus dans le granulat. L'essai consiste à tamiser le granulat sec sur une série de tamis à mailles carrées de dimensions d'ouverture décroissantes et à peser le refus sur chaque tamis.

La courbe granulométrique exprime le pourcentage cumulé des passants des grains dans les tamis successifs.

Nous avons effectué l'analyse granulométrique par la méthode de tamisage à sec suivant la norme française NF EN 933-1(indice de classement NF P 18-622.1). Les analyses effectuées sont reprises dans les tableaux 1, 2 et 3 et les courbes granulométriques sont représentées aux annexes 1, 2 et 3.

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- Sable rivière Ngongo

Analyse granulométrique par tamisage NF EN 933-1
Laboratoire : LNTP/Kinshasa Opérateur : Nickson UMBA Désignation du matériau : Sable Provenance : Rivière Ngongo		Date : 13/07/2012 Numéro de référence :
Masse sèche Ms=2000gr
Tamis Ouverture en mm	Masse des refus cumulés (Ri) en gramme	Pourcentage refus cumulés R ^i x100	Pourcentage tamisats cumulés R i 100 - x100
		M s	M s
8,00	0	0	100
6,30	10	1	99
5,00	40	2	98
4,00	120	6	94
3,15	220	11	89
2,50	260	13	87
2,00	320	16	84
1,60	400	20	80
1,25	520	26	74
1,00	560	28	72
0,80	800	40	60
0,63	900	45	55
0,5	980	49	41
0,4	1280	64	36
0,315	1560	78	22
0,25	1670	84	16
0,2	1830	92	8
0,16	1890	95	5
0,125	1920	96	4
0,1	1930	97	3
0,08	1940	97	3

Tableau 1 : Analyse granulométrique du sable 0/5, carrière Ngongo, naturel roulé. V_si=100%= Passant à 2D=100% pour les catégories A,B,C V_si=98%= Passant à 1,4D=100% pour les catégories A,B,C

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Li=85%< Passant à D=98% < L_s=99% pour les catégories A,B,C

V_si=0% < Passant à d= 0%< V_ss=15% pour les catégories A,B et C

V_si=0% < Passant à d/2= 0%< V_ss=5% pour les catégories A,B et C

La granularité de sable est satisfaisante, car elle respecte toutes les spécifications de la catégorie C.

Le sable est de classe granulaire 0/5.

Le module de finesse du sable est le centième de la somme des refus cumulés en pourcentage sur les

différents tamis de la série suivante : 0,16-0,315-0,63-1,25-2,5-5

95 + 78 + 45 + 26 + 13 + 2

MF = =2,5 9 .

100

V_si=1,5<MF=2,59<V_ss=2,8.

Le module de finesse du sable convient.

- Concassé CILU

Analyse granulométrique par tamisage NF EN 933-1
Laboratoire : LNTP/Kinshasa Opérateur : Nickson UMBA Désignation du matériau : Concassé Provenance : CILU		Date : 13/07/2012 Numéro de référence :
Masse sèche Ms=8640gr
Tamis Ouverture en mm	Masse des refus cumulés (Ri) en gramme	Pourcentage refus cumulés R ^i x100	Pourcentage tamisats cumulés R i 100 - x100
		M s	M s
25	-	-	100
20	710	8	92
16	2900	34	66
12,5	5240	61	39
10	7240	84	16
8	8330	96	4
6,3	8570	99	1
5	8620	100	0
4	8620	100	0

Tableau 2: Analyse granulométrique du concassé 5/20, carrière CILU Vsi=100%< Passant à 2D=100% pour les catégories A, B, C Vsi=98%< Passant à 1,4D=100% pour les catégories A, B, C

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V_si=90% = Passant à D= 92%= V_ss=99% pour les catégories A, B et C

V_si=0% = Passant à d= 0%= V_ss=15% pour les catégories B et C

La granularité du concassé CILU est satisfaisante, car elle respecte toutes les spécifications de la

catégorie C.

Le concassé CILU est de classe granulaire 5/20.

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Concassé YOLO

Laboratoire : LNTP/Kinshasa Opérateur : Nickson UMBA Désignation du matériau : Concassé Provenance : YOLO		Date : 12/07/2012 Numéro de référence :
Masse sèche Ms=14.960gr
Tamis Ouverture en mm	Masse des refus cumulés (Ri) en gramme	Pourcentage refus cumulés R ^i x100	Pourcentage tamisats cumulés R i 100 - x100
		M s	M s
50	-	-	100
40	580	4	96
31,5	2270	15	85
25	7040	47	53
20	10430	70	30
16	12310	82	18
12,5	13080	87	13
10	13620	91	9
8	13930	93	7
6,3	14150	94	6
5	14320	95	5
4	14420	96	4
3,15	14520	97	3
2,5	14590	97	3
2	14640	98	2
1,6	14680	98	2
1,25	14720	98	2
1	14750	98	2
0,8	14770	98	2
0,63	14790	99	1
0,5	14810	99	1
0,4	14840	99	1
0,315	14850	99	1
0,25	14890	99	1
0,2	14930	100	0
0,16	14960	100	0

Tableau 3: Analyse granulométrique du concassé 0/40, carrière YOLO

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métalliques.

Vsi=100%< Passant à 2D=100% pour les catégories A, B, C

Vsi=98%< Passant à 1,4D=100% pour les catégories A, B, C

V_si=90% < Passant à D= 96%< V_ss=99% pour les catégories A, B et C

V_si=0% < Passant à d= 0%< V_ss=15% pour les catégories A, B et C

La granularité du concassé YOLO est satisfaisante, car elle respecte toutes les spécifications de la

catégorie C.

Le concassé YOLO est de classe granulaire 0/40.

b) Coefficient granulaire

Le coefficient granulaire renseigne sur la qualité du granulat

Qualité des granulats	Dimension D des granulats
	Fins (D<16 mm)	Moyens (20<D<40mm)	Gros (D?50mm)
Excellente Bonne, Courante Passable	0,55 0,45 0,35	0,60 0,50 0,40	0,65 0,55 0,45

Tableau 4 : valeurs approximatives du coefficient granulaire G

Le tableau 4 indique les valeurs approximatives du coefficient granulaire

-pour le granulat Cilu : D=20 mm, qualité courante, G=0,50

-pour le granulat Yolo, D=40 mm, qualité courante, G=0,50

c) Coefficient d'aplatissement

Le coefficient d'aplatissement caractérise la forme du granulat à partir de sa plus grande dimension et

de son épaisseur. Plus A est élevé, plus le gravillon contient d'éléments plats. Une mauvaise forme a

une incidence sur la maniabilité et favorise la ségrégation. Le coefficient d'aplatissement influe sur la

maniabilité du béton

L'essai a été effectué conformément à la norme NF P 18-561 et les résultats de l'essai sont repris dans

le tableau 5.

	Coefficient d'aplatissement A	Spécifications XP P 18-545	Observations
Concassé Yolo	17,5	Catégorie A : Vss=20 Catégorie B et C : Vss=35 Catégorie D : Vss=50	Ayolo=17,5<20Cat. A
Concassé CILU	12,4		Acilu=12,24<20Cat. A

Tableau 5: coefficient d'aplatissement concassé cilu 5/20 et Yolo 0/40

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3.3.1.4. Caractéristiques physico-chimiques

a) Poids spécifique et densité apparente

Le poids spécifique d'un granulat est le poids de l'unité de volume du granulat.

La densité apparente d'un granulat est le rapport de la masse apparente d'une unité de volume du granulat à température donnée à la masse d'une même quantité d'eau distillée à même température. Les valeurs mesurées sont représentées dans le tableau 6.

	Densité apparente	Poids spécifique
Concassé Yolo	1,47	2,70
Concassé CILU	1,45	2,76
Sable Ngongo	1,50	2,59

Tableau 6 . densité apparente et poids specifique sable 0/5, concassé 5/20 et 0/40 b) Coefficient d'absorption et porosité

Le coefficient d'absorption d'eau Ab représente la capacité d'absorption d'eau d'un granulat. Plus il

est élevé, plus le matériau est absorbant.

La porosité représente le rapport du volume des vides contenus dans les grains au volume des grains, exprimé en pourcentage.

Les essais de détermination du coefficient d'absorption d'eau et de la porosité des concassés Cilu et Yolo ont été effectués selon les normes NF P18-554. Les coefficients d'absorption d'eau et la porosité mesurés sur les concassés Yolo et Cilu sont nuls (tableau 7).

	Coefficient d'absorption Ab	Spécifications XP P18-545	Porosité
Concassé Yolo	0	Catégorie A : Vss=2,5 Catégorie B : Vss=5 Catégorie C : Vss=6 Catégorie D : Vss déclarée	0
Concassé CILU	0		0

Tableau 7. coefficients d'absorption et de porosité des concassé Cilu 5/20 et Yolo 0/40

Les concassés Yolo et Cilu conviennent quant au coefficient d'absorption, elles satisfont aux spécifications de toutes les catégories.

La norme XP P18-545 ne spécifie pas les valeurs de la porosité.

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c) Propreté superficielle

L'essai de propreté superficielle permet de déterminer le pourcentage des éléments inférieurs à 0,5 mm contenus dans le granulat. L'essai est effectué suivant la norme NF P18-591. Suivant les essais effectués sur les 2 types de concassé, la propreté vaut 0% inférieure à 3 % .

d) Matière organique

Les essais de matières organiques sur le sable Ngongo indiquent une valeur de 0,44?2%. L'essai a été effectué suivant la norme NF P 18-586.

e) Essai bleu de méthylène

L'essai au bleu de méthylène sur le sable 0/5 indique une valeur de 1,4. Pour toutes les catégories, Vss=1,5. La valeur de MB convient.

f) . Equivalent sable

L'essai d'équivalent sable (ES) permet de mesurer la propreté de sable, exprimant le rapport

volumétrique entre les éléments du sable qui sédimentent et les éléments fins qui floculent.

L'essai a été effectué suivant la norme NF P18-598.

Vsi=65 pour la catégorie A et Vsi=60 pour les catégories B, C et D.

La valeur mesurée sur le sable de la rivière Ngongo vaut ES=87. La valeur convient.

3.3.1.5. Caractéristiques mécaniques

a) Coefficient Los Angeles

L'essai Los Angeles mesure la résistance du granulat à la fragmentation et fait l'objet de la

norme NF P18-573. C'est un essai de résistance aux impacts basé sur la mesure de la dégradation

granulométrique des granulats soumis aux chocs. La limitation de la fragmentation permet d'éviter

d'utiliser des granulats dont la granularité pourrait évoluer pendant le transport et le malaxage. Les

résultats sont indiqués dans le tableau 8.

	Coefficient Los Angeles LA	Spécifications XP P18-545	Observations/ Catégorie
Concassé Yolo	26	Catégorie A : Vss=30; Catégorie B : Vss=40 Catégorie C : Vss=40; Catégorie D : Vss=50	LA=26=30 Cat.A
Concassé CILU	24		LA=24=30 Cat.A

Tableau 8 : Coefficient Los Angeles concassé 5/20 et 0/40

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b) Coefficient Micro Deval

La mesure du coefficient Micro Deval permet de déterminer la résistance à l'attrition des granulats dont le principe est de reproduire dans un cylindre en rotation les phénomènes d'usure. L'essai est effectué suivant la norme NFP18-572 et les résultats sont repris dans le tableau 9.

	Coefficient Micro Deval MDE	Spécifications XP P18-545
Concassé Yolo	15	Catégorie B : Vss=15 Catégorie C : Vss=20; Catégorie D : Vss=25
Concassé CILU	12

Tableau 9 : Coefficient Micro Deval concassé 5/20 et 0/40