Evaluation des proprietes thermiques et mecaniques d'un compose paille argile pour couverture de toiture (tuile)

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SOMMAIRELa réalisation de ce mémoire n'aurait pas été possible sans le concours précieux de nombreuses personnes à qui nous adressons nos plus sincères remerciements. Il s'agit de :

SOMMAIRELa réalisation de ce mémoire n'aurait pas été possible sans le concours précieux de nombreuses personnes à qui nous adressons nos plus sincères remerciements. Il s'agit de :

Ø Pr. NNEME NNEME Léandre, Directeur de l'ENSET de l'Université d'EBOLOWA pour son accueil et pour nous avoir permis de mener à bien nos études et approfondir nos connaissances dans le domaine du Génie Civil ;

Ø Pr ZOGO TSALA Simon Armand, Chef de Département de Génie Civil, pour sa magnanimité et sa rigueur ;

Ø Pr. KANAA Thomas, Directeur de Mémoire pour sa disponibilité et ses conseils ;

Ø Dr NNENGUE EVOUNG Serge Yannick, notre Encadreur pour sa motivation, son suivi et ses orientations ;

Ø Les Membres du Jury de notre soutenance dontl'analyse objective a contribué à améliorer notre travail;

Ø Tout le personnel administratif et tous les enseignants de l'ENSET d'EBOLOWA particulièrement à ceux du Génie Civil dont Dr-Ing EKORO NKOUNGOU Harlin, Dr MBIA Jeannot et M. EBA'A OWOUTOU Piantoni,pour leur encadrement et les enseignements que nous avons reçus tout au long de notre formation;

Ø SM Pr MOUNGNUTOU MFETOUM Inoussah pour sa conduite dans l'évaluation des propriétés thermiques du composite ;

Ø M. JOUEYON NGOK Constant du Laboratoire Pycnolab pour sa supervision dans l'évaluation des propriétés mécaniques du composite ;

Ø La Grande Famille MAMBOU notamment le chef de Famille TOKAM MAMBOU Alain, NDIMOU MAMBOU Tatiana, NOUMSSI Jean Jules et compagnie pour la guidance, l'orientation et le soutien matériel ;

Ø La Famille SIMO notamment Madame et les Enfants SIMO pour l'amour inconditionnel et le soutien moral indéfectible témoigné tout au long de notre parcours;

Ø A nos promotionnaires, pour leurs disponibilités et encouragements durant notre formation;

Ø A tous ceux qui de près ou de loin ont participé aÌ l'aboutissement de ce travail et dont nous n'avons pas fait mention dans ces paragraphes, nous vous prions de bien vouloir excuser cet oubli maladroit.

TABLE DE MATIERES

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DEDICACE ii

REMERCIEMENTS iii

TABLE DES MATIERES iv

LISTE DES FIGURES viii

LISTE DES TABLEAUX ix

LISTE DES ABREVIATIONS x

LISTE DES SYMBOLES xi

AVANT-PROPOS xiii

RESUME xiv

ABSTRACT xv

INTRODUCTION GENERALE 1

CHAPITRE I : REVUE DE LITTERATURE 5

I. CONTEXTE DE L'HABITAT ET MATERIAUX DE CONSTRUCTION EN AFRIQUE SUBSAHARIENNE 5

I.1 Crise du logement en Afrique tropicale 5

I.2 Matériaux de couverture en milieu tropical camerounais 6

II. GENERALITES SUR LES MATERIAUX ARGILEUX 7

II.1 Définition et classification des argiles 7

II.2 Minéralogie des argiles du Cameroun 8

II.3 Propriétés physico-chimiques des argiles 8

III. LES FIBRES VEGETALES COMME RENFORT DANS LES MATERIAUX COMPOSITES 9

III.1 Classification et structure des fibres végétales 9

III.2 Propriétés mécaniques des fibres végétales 9

III.3 Le Sissongo (Cenchrus purpureus) : caractéristiques et distribution 10

IV. COMPOSITES ARGILE-FIBRE VEGETALE 10

IV.1 Principes de formulation 10

IV.2 Influence des fibres sur les propriétés mécaniques 11

IV.3 Influence des fibres sur les propriétés thermiques 11

V. MATERIAUX DE COUVERTURE DE TOITURE - EXIGENCES ET NORMES 12

V.1 Exigences pour les tuiles de toiture 12

V.2 Matériaux alternatifs en milieu tropical africain 13

VI. TRAVAUX ANTERIEURS LOCAUX ET CONTRIBUTIONS AU CAMEROUN 13

VI.1 Travaux de recherche sur les argiles camerounaises 13

VI.1 Travaux sur les composites fibres-argile en milieu africain 14

VI.2 Valorisation du Cenchrus purpureus dans les matériaux composites 14

VII. SYNTHESE ET POSITIONNEMENT DE L'ETUDE 15

CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES 16

I. MATIERES PREMIERES 16

I.1 L'argile grise 16

I.1.1 Origine et prélèvement 16

I.1.2. Caractérisation de l'argile - Limites d'Atterberg 16

II. LES FIBRES DE SISSONGO (CENCHRUS PURPUREUS) 17

II.1. Récolte et préparation 17

II.2 Fibres grossières : fraction [0,7 - 20 mm] obtenue par tamisage entre 0,7 et 20 mm. Caractérisation physique des fibres 18

II.2.1 Densité 18

II.2.2 Taux d'absorption d'eau et reprise d'humidité 18

II.2.3 Diamètre moyen des fibres 18

II.3 Caractérisation mécanique des fibres 18

III. FORMULATION ET FABRICATION DES COMPOSITES 21

III.1 Formulations retenues 21

III.2 Préparation des éprouvettes 21

IV. ESSAIS MECANIQUES SUR LES COMPOSITES 23

IV.1 Essai de flexion trois points 23

IV.2 Essai de dureté 23

V. ESSAIS PHYSIQUES SUR LES COMPOSITES 25

V.1 Porosité et masse volumique 25

V.2 Retrait au séchage 25

VI. MESURE DES PROPRIETES THERMOPHYSIQUES 26

VI.1 Méthode du ruban chaud symétrique 26

VI.2 Principe physique 26

VI.3 Algorithme d'identification 27

VI.4 Dispositif expérimental 27

VI.5 Protocole de mesure 27

VII. RECAPITULATIF DES ESSAIS 29

CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS 30

I. CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES 30

I.1 Propriétés de l'argile grise 30

I.2 Propriétés des fibres de Sissongo 31

II. PROPRIETES MECANIQUES DES COMPOSITES 34

II.1 Module de rupture en flexion 34

II.2 Déformation en flexion et module d'élasticité 35

II.3 Dureté 35

III. PROPRIETES PHYSIQUES DES COMPOSITES 37

III.1. Porosité et masse volumique 37

III.2 Retrait au séchage 38

IV. PROPRIETES THERMOPHYSIQUES DES COMPOSITES 40

IV.1 Conductivité thermique 40

IV.2 Effusivité thermique 41

IV.3 Diffusivité thermique et capacité thermique volumique 42

V. SYNTHESE ET EVALUATION DE L'ADEQUATION AVEC LES EXIGENCES DE TUILE 44

V. 1 Récapitulatif des propriétés étudiés et résultats obtenus en laboratoire 44

V. 2 Comparaison des résultats obtenus en laboratoire avec les exigences normatives 45

V. 3 Discussion 46

CONCLUSION GENERALE 47

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 49

ANNEXES 52

Annexe A : Données de mesure thermo-physique 52

Annexe B : Récapitulatif des propriétés mécaniques et physiques 53

Annexe C : Propriétés des fibres de Sissongo 54

Annexe D : Echantillons de tuiles crue produites 55