CHAPITRE 1. INTRODUCTION
Suite aux exigences contemporaines plus sévères
en matière de performances mécaniques, de durabilité,
d'ouvrabilité et d'environnement, nous assistons à une
émergence des bétons spéciaux comme notamment les BAP,
BHP, BUHP, BRFM... Dans ce cadre, nous étudions la possibilité et
l'opportunité de réutiliser et de valoriser les déchets
d'usinage dans une matrice cimentaire par une formulation, une
caractérisation et une optimisation d'un béton renforcé de
fibres métalliques dans une vision de développement durable pour
une préservation de l'environnement.
Le béton est un matériau composite (ciment,
granulat, eau) qui présente une bonne résistance à la
compression mais une faible résistance à la traction qui se
manifeste par une fissuration et une rupture brutale. Il est un matériau
fragile et vulnérable sous l'effet des efforts de traction.
Par une incorporation judicieuse des armatures continues en
acier dans la matrice de béton, le phénomène de rupture
est évité, les efforts de traction étant repris par
l'armature et la macrofissuration dans la zone tendue peut être
maitrisée. Le matériau ainsi obtenu est le béton
armé.
Malgré l'incorporation des armatures continues dans la
zone tendue, des micro fissures apparaissent sous l'effet du retrait et du
fluage, préjudiciable à la durabilité du béton. Au
site agro industriel de Kwilu Ngongo, nous avons relevé 270
m3 de gravats de démolition en moyenne par an montrant
l'importance du problème. Pendant la campagne de production de sucre,
beaucoup d'assises des machines se fissurent et par conséquent devant
être démolies et bétonnées de nouveau.
Pour pallier cet inconvénient, en complément
d'armatures continues, le renforcement de la matrice de béton par des
fibres métalliques discontinues et une optimisation de la matrice
cimentaire devient nécessaire en recherchant un compromis entre
l'ouvrabilité du béton et la résistance à la
traction, pour permettre une mise en oeuvre sans difficulté.
L'incorporation des fibres métalliques dans la matrice
de béton, par la couture des fissures, améliore la
résistance à la traction et évite la rupture brusque du
composite ainsi obtenu. Il présente une meilleure résistance aux
chocs et à l'usure. Sous les efforts de traction, le béton
renforcé des fibres métalliques devient un matériau
ductile au lieu d'être fragile car la couture de fibres contrôle le
mécanisme de fissuration.
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Valorisation des déchets d'usinage de l'Atelier
Mécanique de la Compagnie Sucrière de Kwilu-Ngongo
:
contribution à l'étude des caractéristiques physiques
et mécaniques des bétons renforcés de fibres
métalliques.
Le béton renforcé des fibres métalliques
trouve actuellement des applications diverses notamment pour les dallages
industriels, dallages des parkings, les pistes, les pieux, les silos, les
pièces préfabriquées comme les poutrelles, les
canalisations et les voussoirs. Enfin les réfections des talus de
protection des berges, des galeries et des tunnels, en béton
projeté, sont aussi en béton des fibres.
Afin de promouvoir ce type de matériaux, plusieurs
chercheurs ont réalisé des travaux de caractérisation pour
étudier les performances des BRFM. Nous citons P. Rossi, Casanova,
Greiffith, A. Davidov, Porter..
Dans cette étude expérimentale, les fibres
proviennent des déchets d'usinage (copeaux) de l'Atelier
Mécanique de la Compagnie Sucrière de Kwilu Ngongo en
République Démocratique du Congo. Ces déchets s'accumulent
et constituent une source potentielle de problèmes environnementaux et
économiques majeurs. Les relevés de pesage renseignent une
production de 1500 kg par mois des déchets d'usinage, quantité
suffisante pour les applications locales de dallages industriels et des assises
des machines dans notre site agro industriel de Kwilu-Ngongo. Suite aux
exigences de préservation de l'environnement, la réutilisation et
la valorisation des déchets d'usinage est une bonne opportunité
pour la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo.
Ce mémoire s'articule autour de cinq chapitres.
Le premier chapitre est consacré à
l'introduction où nous exposons les généralités, le
bénéfice, l'avancée des recherches et les applications des
bétons renforcés des fibres métalliques.
Dans le deuxième chapitre, nous présentons les
objectifs de notre étude.
Le troisième chapitre est consacré à
l'identification des matériaux et aux méthodes utilisées.
Nous présentons l'origine et les caractéristiques des composants
des bétons, la formulation avec la méthode de Dreux Gorisse de
deux bétons témoins, ceux faits avec le concassé de la
carrière Yolo (BCY) et ceux faits avec les concassés de la
Carrière Cilu (B2C) et le programme expérimental a
été exposé. Cinq teneurs en volume de fibres
incorporées dans la matrice en béton ont été
retenues (0,2%, 0,4%, 0,6% , 0,8% et 1%).
Dans le quatrième chapitre, nous présentons les
résultats et nous nous consacrons à leur analyse. Les essais sur
le béton frais nous ont renseigné sur l'ouvrabilité et la
masse volumique et ceux sur le béton durci nous ont indiqué la
résistance à la traction, à la compression et la masse
volumique aux âges de 7j et 28 j. Tous les essais ont été
effectués au Laboratoire National des Travaux Publics de Kinshasa.
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Valorisation des déchets d'usinage de l'Atelier
Mécanique de la Compagnie Sucrière de Kwilu-Ngongo
:
contribution à l'étude des caractéristiques physiques
et mécaniques des bétons renforcés de fibres
métalliques.
Enfin, nous terminons par une conclusion avec quelques
perspectives. Partant de l'analyse des essais, nous mettons en évidence
la composition optimum du béton et le pourcentage donnant un meilleur
compromis entre l'ouvrabilité et la résistance à la
traction. Nous montrons aussi l'influence de l'ajout des fibres sur la
résistance à la compression et à la traction.
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Valorisation des déchets d'usinage de l'Atelier
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:
contribution à l'étude des caractéristiques physiques
et mécaniques des bétons renforcés de fibres
métalliques.
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