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M méca Présen Sègla C Mise au anique des ÉCOL M d té par : Christian ZO point des mo déchet UNIVER E POLYT DEPAR MÉMOIR en vue ’Ingénieu Option : OUNDJI et cara ortiers ts de p Thème RSITE D’ TECHNIQ RTEMENT RE DE FI e de l’obt r de Con : Bâtiment Septemb actérisa et béto polystyr du mém ’ABOME QUE D’A T DE GE IN DE F ention du ception e ts et Trava S d P M E bre 2012 ations p ons lég rène ex moire : EY-CALA ABOMEY ENIE CIV ORMAT u Diplôme en Génie C aux Public Soutenu le devant le ju Président : Dr. Ing Maître de Dr. Ing Examinate Dr. Ing M. Sept physiqu gers con xpansé. AVI Y-CALAV VIL TION e Civil. cs. e 13 Septe ury composé : g. Malahimi Mémoire g. Adolphe T urs : g. Crépin ZE time GBAG ue et ntenan VI embre 2012 é de : ANJORIN : TCHEHOU EVOUNOU GUIDI t 2 ALI ii EPAC, septembre 2012 Dédicaces A ma Mère et mon Père, Marcelline & Joseph ; A Mme. Bintou DAO et toute sa famille. A tous les acteurs de ma formation scolaire et universitaire ; Aux Forces Armées Béninoises. iii EPAC, septembre 2012 Remerciements Remerciements Mes remerciements s’adressent : † au Dr. Ir. Adolphe TCHEHOUALI, mon Maître de mémoire. Vous avez dirigé ce travail avec toutes vos forces et toute votre âme. Merci pour votre humilité et votre esprit d’ouverture ; † au personnel de l’entreprise SAEC-MATLOC pour toutes ses contributions à la réalisation de ce travail ; † au personnel du cabinet d’études LERGC pour toutes ses contributions à la réalisation de ce travail ; † au Dr. Alphonse QUENUM. Votre machine nous a été d’une très grande utilité pour la production des granulats de polystyrène ; † à tout mon groupe de recherche. Ce groupe a été un creuset de solidarité pour la bonne évolution de nos travaux de recherche. Merci à Anselme, Emmanuel, Frumence, Lionel, Philéas et Nata pour leur complicité et leur soutien ; † à tous mes promotionnaires. Vous avez contribué à l’édification de mon être durant les cinq années que j’ai eu l’honneur de passer à vos côtés ; † à M. Benoît KOUTINHOIN. Vous faites partie de ceux qui ont œuvré pour mon orientation vers le Génie Civil. Je vous saurai toujours gré pour cela. † à M. Serge-Hugues HOUNKPATIN, directeur du cabinet d’études HOPE Ingénieur Conseils pour sa contribution à ma formation professionnelle et également à tout le personnel du cabinet ; iv EPAC, septembre 2012 Remerciements † à mon oncle Olivier DANSOU. Considérez ce travail comme le résultat de votre soutien et de vos sages conseils. Vous êtes pour moi une référence. Que la Providence vous soit toujours gré de la Personne que vous êtes ; † à mes sœurs Charlotte et Alexandrine. Votre amour, votre soutien et votre complicité, ont été plus que nécessaires pour arriver à cette belle étape de ma vie ; † à mes cousins et cousines Marvin, Judicaël, Carlos, Maderno, Sèna, Bernice, Marjorie, Rama, Christella … Je ne saurais finir ce mémoire sans penser à vous tous. Que ce travail vous serve de repère au moment opportun ; † à mes oncles Arsène, Polycarpe, Gérard, Antoine, Fernand, mes tantes Thérèse et Virginie, … pour votre soutien indéfectible ; † à toute la famille DAO. Je ne saurais finir ce mémoire sans penser à vous tous. J’étais encore très petit lorsque j’ai obtenu une bourse d’étude qui m’a conduit au Prytanée Militaire de Kadiogo (Burkina-Faso), très loin de mes parents. Alors que j’étais dépaysé, vous m’avez accueilli et vous m’avez entretenu durant ces sept années. La bénédiction de Dieu et sa bonté vous couvrira toujours ; † à tous mes frères Anciens Enfants de Troupe bénino-burkinabè avec qui j’ai partagé intimement sept années très importantes de ma vie ; † à toi Francine. Tu as su me conseiller, m’épauler et me donner la joie. Merci du fond du cœur ; † à tous mes amis, en particulier Géronime, Bonaventure, Rock, Onésime, Hamissou, Amélie, Horace, … pour tout votre soutien ; † à tous ce qui de près ou de loin sont intervenus dans la réalisation de ce travail par témoignage de leur affection et leurs aides de tous ordres. Mille mercis à mes parents !!! v EPAC, septembre 2012 Résumé Résumé Les ouvrages construits à base du béton classique sont généralement très couteux et posent, en conséquence, des problèmes financiers qui sont ressentis surtout dans les pays en voie de développement. Une manière d’amoindrir leur coût de revient consiste à réduire les charges mortes auxquelles ils sont soumis et les contraintes imposées au sol de fondation en utilisant des matériaux légers pour la confection des éléments non porteurs de l’ouvrage. C’est dans ce contexte que la présente étude vise à mettre au point et à déterminer les caractéristiques physiques et mécaniques d’un béton léger à base de déchets de polystyrène expansé (PS-E). Les déchets récupérés ont été préalablement broyés pour obtenir des granulats de polystyrène qui sont alors introduits dans le mortier et le béton. L’influence de la granulométrie des granulats de polystyrène et de leur proportion (en volume par rapport au volume total du béton frais), sur la mise en œuvre du matériau et sur ses caractéristiques physiques et mécaniques, a été étudiée. Les résultats expérimentaux ont d’abord montré que la maniabilité du mortier et du béton est très influencée par ces paramètres d’étude. Ensuite, il a été montré que les mortiers et bétons contenant les granulats de polystyrène, plus légers que les bétons de référence (environ 20% de diminution de la masse volumique) présentent des résistances mécaniques beaucoup plus faibles que celles du matériau témoin (environ 50% de diminution de résistance par rapport au béton de référence). Il a enfin été prouvé que les granulats de polystyrène plus fins offrent des bétons de caractéristiques physiques et mécaniques meilleures que celles des bétons réalisés avec des granulats de polystyrène plus grossiers. Mots clés : Déchets de PS-E, Granulats, Granulométrie, Béton léger, Maniabilité, Résistances mécaniques. vi EPAC, septembre 2012 Abstract Abstract Constructions built with classical concrete are commonly very expensive and create consequently, financial problems that touch particularly developing countries. One way to make it economically profitable consists of reducing its dead loads and the strength acting on the foundation soil. That is possible when lightweight materials are used in the manufacturing of non-structural elements of the building. So, our study aims to work out and to determine physical and mechanical properties of a lightweight concrete with expanded polystyrene (E-PS) wastes. Beforehand, collected E-PS wastes have been ground to get particles that have been introduced within the concrete and the mortar. Hence, the influence of the size and of the volumetric proportion of the E-PS aggregates (relatively to the total volume of the fresh concrete), on the workability and on the physical and mechanical properties of the concrete, has been studied. At first sight, experimental results show that the workability of achieved material is very sensitive to these studied parameters. In addition, it has been showed that concretes containing EP-S aggregates, more light than reference concrete (approximately 20% of unit weight reduction) present mechanical strength very lower than those of the reference concrete (approximately 50% of mechanical strength reduction). In over respect, it has been proved that the small E-PS aggregates provided concretes which physical and mechanical characteristics are better than those of concrete made with coarser EP-S aggregates. Keywords: E-PS wastes, Particles, Particles size, Lightweight concrete, Workability, Resistance. vii EPAC, septembre 2012 Liste des sigles et abréviations Liste des sigles et abréviations ACI 213R-87 : American Concrete Institute, Committee 213, 1987 : Guide for Structural Lightweight Concrete. CCMUF : Centre de Conception Mécanique et d’Usinage de Fabrication. CEM I 52,5 : Ciment Portland de classe de résistance de 52,5MPa. CPJ 35 : Ciment Portland avec ajout donnant, avec du mortier normal, une résistance à la compression, à 28 jours, égale à 35 േ 10MPa. E-PS : Expanded polystyrene. FeBeCel : Fédération Belge du béton Cellulaire. LERGC : Laboratoire d’Essais et de Recherches en Génie Civil. PS-E : Polystyrène expansé. SAEC-MATLOC : Société Africaine d’Equipements de Construction en Matériaux Locaux. viii EPAC, septembre 2012 Table des figures Table des figures Figure 1.1 – Représentation schématique de la structure des différents types de béton léger (Short & Kinniburgh, 1968). ........................................ 6 Figure 1.2 – Structure moléculaire du polystyrène expansé (Wikipedia, 2012). .. 16 Figure 1.3 – Structure alvéolaire du polystyrène expansé (Wikipedia, 2012). ..... 19 Figure 1.4 – Masses volumiques du béton en fonction du pourcentage des billes de polystyrène (Nardjes, 2005). .................................................... 22 Figure 1.5 – Résistance à la compression du mortier en fonction du pourcentage des billes de polystyrène (Nardjes, 2005). ..................................... 24 Figure 2.1 – Courbe granulométrique du sable du Mono. .................................. 36 Figure 2.2 – Courbe granulométrique du gravillon. ........................................... 37 Figure 3.1 – Variation de la fluidité du mortier en fonction de la teneur en uploads/Geographie/ memoire-christian.pdf