UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX ET METALLURGIE
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies (DEA) En Science des Matériaux
Titre :ETUDE DE VALORISATIONDU KARAOKY PAR DES AGENTS HYDROPHOBE EN VUE D’AUGMENTER LA DUREE DE VIE DES ROUTES EN TERRE DANS LA ZONE PLUIVIEUSE « CAS DE LA REGION FITOVINANY » AXE : RIP 1101F : RNS 12 PK 119+100 – LOKOMBY -ANKARAMALAZA
Présenté par : RAMANANARIVO Michaël Rodriguez
Sous la direction : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Professeur Titulaire RAKOTOMALALA Zolimboahangy, Maître de conférences
Soutenu le 19 Décembre 2014 Promotion 2013 UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX ET METALLURGIE Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies (DEA) En Science des Matériaux
ETUDE DE VALORISATION DU KARAOKY PAR DES AGENTS HYDROPHOBE EN VUE D’AUGMENTER LA DUREE DE VIE DES ROUTES EN TERRE DANS LA ZONE PLUIVIEUSE « CAS DE LA REGION FITOVINANY » AXE : RIP 1101F : RNS 12 PK 119+100 – LOKOMBY -ANKARAMALAZA
Présenté par : RAMANANARIVO Michaël Rodriguez Ingénieur des Matériaux
Soutenu le 19 Décembre 2014
Membres de jury : Président : Docteur RANRIANARIVELO Frédéric Rapporteur : Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely Co-encadreurs : Docteur RAKOTOMALALA Zolimboahangy Docteur RANDRIAMALALA Tiana Richard Examinateurs : Docteur RANDRIANA Nambinina Richard Docteur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela Docteur RAKOTOARISON Simon
REMERCIEMENTS Le présent travail a été réalisé en collaboration avec le Laboratoire National des Travaux Publics et des Bâtiments.
Qu’il soit permis d’exprimer à travers ces lignes, toute notre reconnaissance et notre profonde gratitude à toutes les personnes de bonne volonté, qui de près ou de loin, de façon directe ou indirecte ont contribué à la réussite de ce mémoire. Particulièrement à l’endroit du :
Professeur Titulaire ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; Professeur Titulaire RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Responsable de la formation doctorale au sein du Département Science des Matériaux et Métallurgie à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; pour sa disponibilité, ses conseils avisés, son encouragement tout au long de ce travail. Je tiens également le remercier pour la lecture, les nombreuses remarques et corrections concernant ce manuscrit ; Docteur RANDRIANARIVELO Fréderic, Maître de conférences et Chef du Département Science des Matériaux et Métallurgie, pour le grand honneur qu’il nous fait d’avoir accepté de présider cette soutenance de mémoire ; Les honorables membres de jury de ce mémoire : . Docteur RAKOTOARISON Simon, Maître de conférences, enseignant chercheur au sein du Département SMM de l’ESPA ; . Docteur RATSIMBAZAFY Hery Mikaela, Maître de conférences, enseignant chercheur au sein du Département SMM de l’ESPA . Docteur RANDRIA NAMBININA Richard, Maître de conférences, enseignant chercheur au sein du Département Génie chimique de l’ESPA
Tous mes remerciements et ma reconnaissance s’adressent à mes deux Co- encadreurs :
Docteur RAKOTOMALALA Zolimboahangy, Maître de conférences, enseignante chercheur au sein du Département SMM de l’ESPA ; pour
m’avoir suivi tout au long de ce travail, je tiens à souligner sa disponibilité, ses idées, ses expériences et sa confiance qu’il m’a accordée Docteur RANDRIAMALALA Tiana Richard, Maître de conférences, Responsable Recherche et Matériaux au sein du LNTPB ;pour m’avoir élaboré le protocole expérimental et m’accueilli chaleureusement au sein du Laboratoire.
Je voudrais manifester mes remerciements à l’ensemble du personnel du Laboratoire National des Travaux Publics et des Bâtiments, pour leur précieuse aide.
Enfin, j’adresse un grand merci à toute ma famille qui a toujours été présente lorsque j’en ai eu besoin, en particulier à ma mère et à mon père, à mes frères et sœur.
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS LISTE DES TABLEAUX LISTE DES FIGURES LISTE DES PHOTOS LISTE DES ABREVIATIONS INTRODUCTION PARTIE-1 : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE- I. GENERALITES SUR LES ROUTES A MADAGASCAR CHAPITRE- II.LES RESEAUX ROUTIERS DANS LA REGION VATOVAVY FITOVINANY CHAPITRE- III.LES PARAMETRES DE DURABILITE DES ROUTES EN TERRE CHAPITRE- IV.. LES DEGRADATIONS ET LES ENTRETIENS DES ROUTES EN TERRE
PARTIE-1 : ETUDES EXPERIMENTALES
CHAPITRE- V.LES GISEMENTS DU KARAOKY ET LEUR LOCALISATION CHAPITRE- VI.CARACTERISATION DU MATERIAU KARAOKY CHAPITRE- VII. EXPERIMENTATIONS SUR LES EMPLOIS DU KARAOKY SUR LA RIP 1101 F RELIANT MANAKARA – LOKOMBY – ANKARAMALAZA. CHAPITRE- VIII.AMELIORATION DU MATERIAU KARAOKY PAR LE STABILISANT TERRASIL CHAPITRE- IX. RENTABILITE ET LES AVANTAGES DE L’EMPLOI DU TERRASIL
CONCLUSION
ANNEXES
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1:Répartition de Route revêtue et route en terre ...... 4 Tableau 2 : Etat estimatif des routes nationales ...... 7 Tableau 3: Découpage administrative par District ...... 13 Tableau 4: Routes Provinciales dans la Région ...... 16 Tableau 5:Route secondaire et Temporaire dans la Région ...... 17 Tableau 6: L'Etat de route en terre dans la région ...... 17 Tableau 7:Classification granulométrique des matériaux pour couche de fondation ...... 22 Tableau 8:Classe granulométrique des matériaux pour couche de base ...... 24 Tableau 9:Caractéristiques des couches de chaussées ...... 25 Tableau 10:classification granulométrique pour piste en terre ...... 28 Tableau 11: Classe de Trafic ...... 29 Tableau 12: Essieu équivalent ...... 31 Tableau 13: déformation et leurs causes ...... 38 Tableau 14: Drainage et assainissement...... 40 Tableau 15: Les dégradations et leurs remèdes ...... 43 Tableau 16: Délimitation de la zone de Karaoky ...... 46 Tableau 17: Coefficient de minoration en fonction de l’épaisseur des couches exploitables . 47 Tableau 18: Volume utile de Karaoky et possibilité de réhabilitation ...... 50 Tableau 19: Nombre de journée pluvieuse par mois ...... 52 Tableau 20: Pluviométries mensuelles (mm) ...... 53 Tableau 21: Fréquence de pluie chaque année ...... 53 Tableau 22:Composition chimique du Karaoky ...... 54 Tableau 23: Résultats de Tamisage ...... 55 Tableau 24: Résultats de la Limite de liquidité...... 57 Tableau 25:Résultats limite plasticité ...... 59 Tableau 26: Mesure de Poids volumique du Karaoky ...... 60 Tableau 28:Classification des sols GTR ...... 62 Tableau 29: Tableau de classification LPC ...... 63 Tableau 30: Classification des sols HRB ...... 64 Tableau 30: Classification du Sol ...... 65 Tableau 31: Résultats des essais proctor du Karaoky ...... 67 Tableau 32: Détermination des Valeur de Wopt et 휸풅풎풂풙 ...... 67 Tableau 33: Enfoncement d'indice portant CBR ...... 68 Tableau 34: résultats d’essai à 0 heure ...... 69 Tableau 35: résultat d’essai a 96 heures d’immersion ...... 70 Tableau 36: Calcul d'indice portant ...... 71 Tableau 37: Comptage routier RIP 1101 F ...... 73 Tableau 38:Longueur, état et temps moyen de parcours ...... 74 Tableau 39: Ponts et leur praticabilité ...... 75 Tableau 40: Sous détail des prix de Réprofilage ...... 77 Tableau 41: Sous détail des prix en rechargement ...... 78 Tableau 42: Cout par Kilométre de la réhabilitation ...... 80 Tableau 43: Cout et durabilité de route en Karaoky ...... 80 Tableau 44: Test indicatif du Terrasil ...... 82 Tableau 45: Dosage en Terrasil de l'eau d'arrosage ...... 84 Tableau 46: Dosage en solution du Terrasil du KARAOKY ...... 84 Tableau 47: Resultat d’essai a 96 heures d’immersion ...... 88 Tableau 48:Résultat de CBR à 96 heures d'immersion...... 89 Tableau 49: comparaison de ces deux tests :...... 90
Tableau 56 Dosage possible en Terrasil par type de sol selon leur CBR: ...... 91 Tableau 57: Solution et différentes utilisations ...... 92 Tableau 51: Prix unitaire du produit Terrasil ...... 95 Tableau 52:Dosage moyen en terrasil ...... 95 Tableau 53:Cout moyen des travaux de réhabilitation avec Terrasil ...... 96 Tableau 54: Cout et Durée de vie ...... 96 Tableau 55:Tableau de comparaison de rentabilité ...... 97
LISTE DES FIGURES
Figure 1:Représentation graphique Route revêtu et non revêtu ...... 5 Figure 2:Répartition de Type des revêtements ...... 5 Figure 3:Répartition de type de route a Madagascar ...... 6 Figure 4: Etat des routes nationales à Madagascar ...... 8 Figure 5: Carte routière de la région ...... 19 Figure 7: Fuseau granulométrique de couche de fondation ...... 23 Figure 8:Fuseau granulométrique de couche de base ...... 24 Figure 9: Fuseau granulométrique pour couche de revêtement ...... 26 Figure 10:Fuseau granulométrique pour couche de revêtement de route revêtu ...... 27 Figure 11: Fuseau pour route en terre ...... 28 Figure 12: Abaques de détermination du coefficient d’équivalence d’un essieu simple...... 33 Figure 13: Abaque (2) Facteur d’équivalence global ...... 34 Figure 14: Courbe d'interpolation ...... 35 Figure 17: Evolution du nombre de jours pluvieux par mois dans la région Vatovavy Fitovinany ...... 52 Figure 18:Mesures pluviométries mensuelles (en mm) ...... 53 Figure 19: Courbe granulométrique du Karaoky ...... 56 Figure 20: Détermination de la limite de liquidité ...... 58 Figure 21: Courbe de résultat Wopt ...... 67 Figure 22:Courbe de poinçonnement ...... Erreur ! Signet non défini. Figure 23: Place de la granulométrie du Karaoky dans les Fuseaux revêtement et Fondation ...... 72 Figure 25:Courbe de poinçonnement du karaoky+terrasil ...... 89 Figure 26: évolution comparative du karaoky avec Terrasil ...... 91
LISTE DES PHOTOS
Photo 1: Dégradation des routes RNS 11 PK 60+500 ...... 20 Photo 2:Coupure au niveau des ouvrages dans le RP ...... 20 Photo 3: Le nid de poule ...... 41 Photo 4: Les ornières ...... 42 Photo 5: les zones de faible portance ...... 42 Photo 6:les ravines dues à l'érosion ...... 43 Photo 7:Gisement du Karaoky dans la Zone de Manakara – Vohipeno ...... 49 Photo 8:Axe traité sur Karaoky depuis 2012 ...... 49 Photo 9: Etat de RIP 1101F avant et après la réhabilitation ...... 79 Photo 10: Mélange progressif d'une solution de Terrasil ...... 85 Photo 11: Repandage de la solution de Terrasil ...... 87 Photo 12:Confirmation de l’imperméabilité ...... 87 Photo 13: Etalage et compactage par couche ...... 88 Photo 14: Répandage de sol traité ...... 93 Photo 15: Scarification du sol avec ciment ...... 93 Photo 16: Compactage et le sol compacté ...... 94
LISTE DES CARTES
Carte 1: Carte de réseau routier dans la région Vatovavy Fitovinany ...... 19 Carte 2: Zone d'enclavements ...... 21 Carte 3:Zone de délimitation de Karaoky...... 48 Carte 4: Carte pluviométrique de la zone d'étude ...... 51
LISTE DES ABREVIATIONS
% F : Pourcentage de passant à 80μm % G : Pourcentage de gonflement après 4 jours d’imbibition AL : Argile Limoneux CA : Coefficient d’Aplatissement CBR: Californian Bearing Ratio CEBTP : Centre Expérimental de Recherche et d’Etude du Bâtiment et des Travaux Publics Dmi: Distance moyenne de transport pour le sous tronçon i Dml: Distance moyenne de transport pour le tronçon L DRTP: Direction Régionale des Travaux Publics ES : Equivalent de Sable GPS: Global Positionning System GTR : Guide de Terrassement Routier HRB: Highway Research Board Ip: Indice de Plasticité L A: Los Angeles LNTPB : Laboratoire National des Travaux Publics et des Bâtiments Lp : Limon Plastique LPC : Laboratoires des Ponts et chaussées LS : Limon sableux MDE : Micro DEVAL MS : Matériaux sélectionnés MTP : Ministère des Travaux Publics MTLH : Matériaux Traité au Liant Hydraulique OPM : Optimum Proctor Modifié P : Pneumatique PK: Point Kilométrique R : Roche RN : Route Nationale S : Sol T : Trafic TTV : Toute Véhicule Vb: Volume brut Vu: Volume utile wL: Limite de liquidité
wnat : Teneur en Eau naturel wopt : Teneur en eau optimum Ws: Poids sec du matériau σ : Contrainte 훾d max: Poids volumique sec maximum Proctor ; 훾s : Poids spécifique GC : Grave Concassé GCNT : Grave Concassé Non Traité
INTRODUCTION GENERALE L’Etat malgache, par le Ministère des Travaux Publics souffre une insuffisance budgétaire après avoir traversé cinq années de crise. Aujourd’hui, il n’arrive plus à satisfaire le minimum du besoin en matière d’entretien et de la réhabilitation des routes nationales. Face à l’état d’ancienneté et du vieillissement des infrastructures et des chaussées, nous n’avons pas des choix de laisser ces dégradations de plus en plus évoluées chaque jour. Ainsi, l’objectif principal que d’assurer la gestion de non coupure totale des routes sans tenir compte les problèmes divers. Pour ce faire, nous avons établi un plan d’action pour atténuer progressivement et d’une manière abordable cette situation. En 2013, le Fond d’Entretien Routier (FER) qui est l’organisme rattaché au Ministère des Travaux Publics fournie environ Trente-quatre milliards d’Ariary pour l’entretien courant des Routes Nationales et les Travaux d’urgences. De même, chaque année la Région de Vatovavy Fitovinany aussi, par la Direction Régionale des Travaux Publics investit un montant de neuf cent millions d’Ariary pour maintenir la passibilité de la route nationale dans toutes la région y compris la RN 11 – RNT 14, RN-24 , RN-25. Franchement ce montant est assez important mais les problèmes sont toujours persistants surtout dans les routes en terre, qui ont des traficabilité saisonnières. Un matériau local, KARAOKY, qui s’étend sur environ 1600 km² peut être valorisée pour remédier les problèmes de route en Terre dans la région Vatovavy Fitovinany. Des essais in situ et au laboratoire seront effectués en prenant le cas de la route régionale 1101F reliant Manakara-Lokomby et Ankaramalaza. Ces études ont pour objectifs de : - Valoriser en tant que possible les matériaux locaux, - Maintenir l’efficacité de la route pendant la saison de pluie, - Emploi des stabilisants chimiques favorisant l’imperméabilité, et de portance, des couches des chaussées. - Développer la pérennité des infrastructures routières de la route en terre, et surtout ; - Diminuer les couts des investissements chaque année du Ministère.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 1 -
D’où le thème de notre mémoire intitulé : ETUDE DE VALORISATION DU KARAOKY PAR DES AGENTS HYDROPHOBE EN VUE D’AUGMENTER LA DUREE DE VIE DES ROUTES EN TERRE DANS LA ZONE PLUIVIEUSE « CAS DE LA REGION FITOVINANY » AXE : RIP 1101F : RNS 12 PK 119+100 – LOKOMBY –ANKARAMALAZA
Nous espérons à l’issue de cette recherche, que nous trouvons des chemins à suivre pour revaloriser les routes en terres et pas seulement les routes nationales, sans oublier aussi les Pistes rurales et d’autres voies publiques. Ce thème s’occupe un large débat pendant le Cinquième congrès de la route et du transport à Ivato à la dernière semaine du mois de Novembre 2014 et avec la collaboration effective de groupe ZYDEX. Alors, nous choisissons la région Fitovinany pour que nous trouvions des résultats fiables par rapport aux cas les plus défavorables d’une zone très forte densité pluvieuse chaque année.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 2 -
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 3 -
CHAPITRE- I. GENERALITES SUR LES ROUTES A MADAGASCAR
I.1. LE RESEAU ROUTIER A MADAGASCAR Un réseau Routier est un élément du patrimoine national. La route constitue un facteur de développement économique et social. Vu le coût du transport aérien et l’insuffisance du développement des voies fluviales et du rail, la route remplira toujours à Madagascar des multiples fonctions. Chaque axe routier aura sa vocation propre : touristique, agricole, minière, administrative, forestière, liaison, industrielle. Le réseau routier de Madagascar est divisé en quatre types : - le réseau des routes nationales (RN) ; - le réseau des routes provinciales (RP) ; - le réseau des voies communales (RC) et les routes non classées (NC).
Seulement une petite partie de ce réseau est revêtue. Le tableau-1 présente ; pour chaque type de réseau des parties revêtue et non. Ces états sont illustrés par la figure-1
Tableau 1:Répartition de Route revêtue et route en terre
RC et NC Désignation RN (km) RP (km) Total (km) % (km)
ROUTE REVETUE 5 700 366 0 6 066 16%
ROUTE EN 6 300 17 634 8 000 31 934 84% TERRE TOTAL 12000 18 000 8 000 38 000 100% Source : Autorité Routière de Madagascar 2010 (ARM)
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 4 -
40 000
35 000
30 000
25 000
ROUTE REVETUE 20 000 ROUTE EN TERRE
Distance km en 15 000 TOTAL 10 000
5 000
0 Route Nationale Route Provinciale Route Communale TOTAL et Non Classée
Source: ARM:Autorité Routière de Madagascar
Figure 1:Représentation graphique Route revêtu et non revêtu Donc d’après la classe administrative (charte routière), selon la structure des routes à Madagascar nous remarquons que 16% sont des routes revêtues (bitume, pavés, béton) et 84% des routes non revêtues (en terre) et qui posent des problèmes pendant la saison des pluies. Et selon leur destination ou vocation, route nationale (RN) et route rurale (RR) réseau de route autre que nationale (provinciale, communale, autre), nous remarquons que 32% des routes sont des routes nationales et 68% des routes rurales. Les représentations graphiques des structures et destination des routes à Madagascar sont présentées par les figures 2 et 3 suivants
REPARTITION DE TYPE DES REVETEMENTS
16%
ROUTE REVETUE ROUTE EN TERRE 84%
Figure 2:Répartition de Type des revêtements
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 5 -
REPARTITION DE TYPE DE ROUTE A MADAGASCAR
32%
ROUTE NATIONALE 68% ROUTE RURALE
Figure 3:Répartition de type de route a Madagascar
I.1.1.Le réseau des routes nationales Le réseau des routes nationales mesure environ 12000 Km dont 5700 Km sont de routes revêtues et 6300 Km route non revêtues. Ces routes appartiennent à l’Etat Malagasy et se divisent en trois parties :
I.1.1.1. Les routes nationales primaires ou RNP relient deux ex provinces Ce sont généralement les routes qui constituent le réseau structurant comme la RNP2, RNP4, RNP6, RNP7 ; ces RNP sont, en général, revêtue sur leur intégralité
I.1.1.2. Les routes Nationales Secondaires Les routes nationales secondaires relient un chef lieu de régions vers une autre route de catégorie supérieure, un chef lieu de Commune ou des ports. L’ensemble des routes nationales secondaires appartiennent généralement aux réseaux d’exportations comme la RNS5, RNS12, RNS25, RNS35. Les routes nationales secondaires peuvent être revêtue ou en terre.
I.1.1.3. Les Routes nationales Temporaires Les routes nationales temporaires ou RNT qui relient les chefs lieux de régions ou Commune vers une route de catégorie supérieure. Ces routes ne sont praticables que pendant la saison sèche.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 6 -
I.1.2.Le réseau des routes provinciales Le réseau des routes provinciales ou RP appartiennent aux ex- provinces et qui mesure environ 18.000 Km dont 366 Km de routes revêtues et 17.634 Km des routes en terre. Les critères de classement d’une route dans le réseau des routes provinciales sont : - Routes reliant un chef-lieu des ex- Fivondronampokontany, à des chefs lieux des communes environnantes ; - Pistes de désenclavement et de desserte rurale servant de support aux activités agricoles. - Pistes d’accès à des zones de développement rural.
I.1.3.Le réseau des routes communales et les routes non classées Le réseau des routes communales ou RC et les routes non classées ou NC mesurent environ 8000 Km et sont toutes des routes en terre. Ce réseau appartient aux Communes. Les critères de classement dans le réseau de routes communales sont : les voiries se trouvant à l’intérieur des collectivités Communales, à l’exclusion des routes nationales traversant ces agglomérations.
I.2. LES ETATS DES ROUTES A MADAGASCAR L’état de la route dépend du trafic mais surtout des matériaux et de la mise en œuvre et aussi de leur entretien. Le mauvais choix des matériaux ou la mauvaise mise en œuvre des bons matériaux peuvent entrainer des destructions avant la durée de service prévisionnelle de la chaussée. L’état estimatif des routes nationales est donné dans le tableau suivant Tableau 2 : Etat estimatif des routes nationales
Désignation BON MOYEN MAUVAIS TOTAL Route Nationale 2950 km 1991 km 759 km 5700 km revêtu Route Nationale non 300 km 1300 km 4700 km 6300 km revêtu Total 3250 km 3291 km 5459 km 12000 km Source : Autorité Routière de Madagascar D’après ce tableau, des états estimatifs des routes nationales, presque la moitié des routes nationales sont en mauvaise état, dont le pourcentage le plus élevé est celui
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 7 - des routes nationales non revêtues. Les dégradations sont dues à l’action combinée de la circulation des véhicules, des intempéries et de l’eau de ruissellement. De plus les caractéristiques des sols en place sont très variables. Pendant la saison des pluies les eaux stagnent sur la surface des chaussées ce qui entraine le ramollissement des surfaces, d’où la route devient impraticable à cause de l’infiltration des eaux stagnantes et des fossés bouchés. (Figure 4)
5000 4700 4500
4000
3500 2950 3000 BON 2500 1991 MOYEN
2000 MAUVAIS Distance km en 1500 1300
1000 759
500 300
0 Route Nationale revêtu Route Nationale non revêtu
Figure 4: Etat des routes nationales à Madagascar Source : Autorité Routière de Madagascar
12% du réseau routier de Madagascar sont en bon état, 14% dans un moyen état et 74% dans un mauvais état. De nombreuses tentatives d’amélioration des sols sont envisageables, mais la réussite dépend de la connaissance des sols et des matériaux de stabilisations.
I.3. LES STRUCTURES DE ROUTE Il existe 3 types de structure de routes : - Les routes revêtues; - Les chaussées en pavés; - Les routes en terre.
I.3.1.Les routes revêtues : Ce sont des routes dont le trafic dépasse le seuil de Bitumage (> 250 véhicules/jour). Il existe plusieurs types de routes revêtues au point de vue structure :
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 8 -
- Les chaussées souples : ce sont des structures de route revêtue dont la couche de base et la couche de fondation ont été réalisées par des matériaux souples ou élastiques. La durée de service peut varier de 5 à 15 ans selon l’épaisseur de différentes couches de chaussée. On remarque que les chaussées revêtues à Madagascar sont généralement souples. - Les chaussées rigides : ce sont des chaussées dont la couche de base ou la couche de fondation ont été réalisées avec des matériaux rigides, comme le béton de ciment. Ces chaussées sont souvent conçue pour les chaussées à fort trafic de types autoroutes. La durée de service peut atteindre 40ans. - Les chaussées semi-rigides : ce sont des chaussées dont la couche de base et/ou la couche de fondation a été réalisée avec un matériau semi-rigide ou stabilisée ou traitée. L’épaisseur de la couche stabilisée doit être ≥ 15cm. On utilise les chaussées semi-rigides dans les cas suivantes : pour solutionner les problèmes d’argile des zones bases, pour solutionner les problèmes des matériaux sélectionnés pour couche de fondation contenant beaucoup de fines (cas de la RNP6 et RNS35 : couche de fondation en sol ciment≤4%), pour augmenter le CBR4j d’immersion insuffisant des matériaux sélectionnés. - Les chaussées bitumineuses minces : ce sont des chaussées dont la couche de base a été réalisée avec des matériaux traitées ou liée aux liants hydrocarbonés comme de la grave bitume ou de l’enrobé à module élevé(EME) d’épaisseur<15 cm. Généralement la couche de fondation de cette structure a été réalisée avec de la GCNT (Grave Concassé Non Traité).
Les chaussées à structures mixtes : ce sont des chaussées dont la structure est composée de : - une couche de roulement en béton bitumineux ; - une couche de base en matériau traité au liant hydrocarboné : GB, EME ; - et une couche de fondation en matériau traité au liant hydraulique : GC, MTLH. Les chaussées à structure inverse : ce sont des chaussées dont la structure est composée de : - une couche de roulement en béton bitumineux ; - une couche de base en GCNT environ 12cm d’épaisseur; - et une couche de fondation en MTLH ou GC.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 9 -
I.3.2.Chaussée en paves C’est une chaussée dont la structure n’est ni souple, ni rigide, ni semi-rigide, mais dont la structure est composée d’une couche de sable appelé lit de pose d’épaisseur 5 à 10cm et d’une couche de pavés. La durée de service dépend du type et de la teneur en eau du sol support, et du trafic. Généralement les chaussées pavées sont réalisées pour les voies urbaines.
I.3.3.Les routes en terre Les routes en terre sont des chaussées non revêtues dont le trafic ne dépasse pas le seuil de bitumage. Le matériau de la couche de roulement peut être : En graveleux (ou en Matériaux Sélectionnés) : il existe dans la nature un grand nombre de matériaux naturel de 0/20 pouvant être utilisé en couche de roulement sur des routes en terre comme les quartzites, les scories volcaniques ou pouzzollaniques. Ce sont des matériaux dont le CBR4j ≥ 30. En empierrement par cloutage : c’est une mince couche de blocages de 5 à 7 cm environ encastrés dans la plate-forme soigneusement bombée et compactée. Les vides sont comblés par des matériaux fins. Le cloutage, qui est moins coûteux qu’un macadam à l’eau, satisfait les normes requises de construction là où la portance de la plate-forme est bonne (CBR>20). Elle est conçue pour les routes non revêtues glissantes et à forte pente c'est-à-dire la pente longitudinale de la route supérieure à 7%. En macadam à l’eau : la fondation en enrochement ou hérisson (des blocages compactés) et dont les vides sont remplis d’abord par des matériaux de déchets de concassage ou de quartzite ou de Matériaux Sélectionnés et ensuite par des fines à l’aide d’un arrosage intensive, ce type de chaussée est généralement conçue pour les voies de dessertes économiques, de trafic relativement assez élevé.
En matériaux stabilisés : les matériaux qui sont sensibles à l’action de l’eau doivent être stabilisés avec un stabilisant approprié. La stabilisation a pour but d’augmenter les caractéristiques physico mécaniques du sol afin qu’ils soient utilisables.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 10 -
I.4. ENTRETIEN DES ROUTES Des pays en voie de développement comme Madagascar ont consenti des efforts important ces dernières années en vue d’améliorer et d’étendre leur réseaux routiers. Cependant dans la plupart des cas, l’entretien de ses routes laissent à désirer. Les entretiens n’ont pas été et ne sont pas suffisants pour sauve garder le réseau routier dans des bonnes conditions. Le fait de négliger et de différer l’entretien des routes entraine non seulement des travaux coûteux de reconstruction et de réhabilitation, mais exerce également une influence défavorable et retarde le développement national dans tous les secteurs de l’économie. Il existe deux types d’entretien : - Entretien courant ; - Entretien périodique.
I.4.1.Entretien courant L’entretien courant c’est un ensemble de travaux d’entretien qui consiste à réparer les petites dégradations qui se sont apparues lors des saisons de pluies et seront réalisés pendant la saison sèche. L’entretien courant pour être efficace doit être commencé et poursuivi dès le premier jour de la mise en service d’une route.
I.4.1.1. Entretien courant des routes revêtues Les types de dégradations localisées passibles d’un entretien courant qu’on peut rencontrer sur les chaussées revêtues sont : Pour les dégradations de surface : - Le ressuage : le remède classique apporté est le sablage ; Les fissures de surface : deux solutions peuvent être apportées aux types de dégradations qui sont le colmatage des fissures et la réfection du revêtement ; Pour les dégradations des corps de chaussée : - Les fissures de corps de chaussée : la solution apportée est la réfection localisée du corps de chaussée ; - Les affaissements localisés par ornières, bourrelet ou flaches : · Si les affaissements sont peu profonds, le remède est le déflaschage ; · Si les affaissements sont profonds, le remède est la réfection localisée du corps de chaussée.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 11 -
- Les nids de poules, les épaufrements de rives : ces dégradations sont traitées avec la réfection localisée du corps de chaussée.
I.4.1.2. Entretien courant des routes non revêtues L’objectif principal de l’entretien des routes en terre est de les maintenir dans un état tel que l’eau puisse s’évacuer le plus rapidement possible. Les types de dégradations localisées que nous pouvons rencontrer sur une route revêtue sont généralement les suivantes : - Les nids de poules, les ornières, les rigoles d’érosion, les tôles ondulées et les petites déformations de surfaces ; - L’absence de bombement de la chaussée ; - Les profils en W. Deux types d’intervention sont effectués dans l’entretien courant d’une route non revêtue : - Les travaux de Point à temps pour remédier au nid de poule, ornières, rigole sur de petites surfaces et de faible profondeur ; - Le Réprofilage léger pour remédier aux tôles ondulées, au rétablissement du bombement correct de la chaussée et à la déformation de surfaces assez profonde.
I.4.2.Entretien périodique L’entretien périodique consiste à mettre en œuvre une nouvelle couche de roulement sur l’ancienne chaussée réparée après avoir dépassé une période fixée par les Ingénieurs.
I.4.2.1. Entretien périodique des routes revêtues Après une certaine période d’exploitation, le revêtement d’une route revêtue s’use. L’entretien périodique d’une route revêtue consiste à renouveler la couche de roulement ou à la pose d’un tapis d’usure.
I.4.2.2. Entretien périodique des routes non revêtues L’entretien périodique des routes non revêtues est composée de : - Rechargement pour rétablir le niveau initial de la chaussée ; - Réprofilage lourd pour traiter les dégradations de grandes envergures.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 12 -
CHAPITRE- II. LES RESEAUX ROUTIERS DANS LA REGION VATOVAVY FITOVINANY
II.1. PRESENTATION DE LA REGION
II.1.1. Localisation géographique La Région de Vatovavy Fitovinany occupe la frange Nord Est de la Province Autonome de Fianarantsoa. Elle détient plus de ¾ de la façade maritime de la dite Province.
Elle est délimitée :
Au nord par la Région Atsinanana. Au nord ouest par la Région Amoron’i Mania. Au sud par la Région Atsimo Atsinanana. A l’ouest par la Région Haute Matsiatra. A l’Est par l’Océan Indien.
Les limites de la Région sur la frange côtière Nord (Marolambo, Mahanoro) et Sud (Farafangana) ne sont pas perceptibles, tellement les paysages se ressemblent. Par contre, le contact est plutôt brutal le long de la falaise avec le territoire Betsileo (District de Fandriana, Ambohimahasoa, Fianarantsoa II et Ambalavao).
II.1.2. Situation administrative La Région couvre une superficie d’environ 20.200 km², regroupe six Districts et compte au total 145 communes dont la répartition se présente comme suit :
District de Nosy Varika : 18 communes District de Mananjary : 25 communes District d’Ifanadiana : 13 communes District d’Ikongo : 15 communes District de Manakara : 45 communes District de Vohipeno : 19 communes
Manakara est le Chef lieu de la Région
La répartition de la superficie et le découpage administratif par District sont présentées par le tableau suivant.
Tableau 3: Découpage administrative par District
Découpage administratif % Région Superficie Communes Communes District Superficie Km² rurales urbaines totale Nosy Varika 3.730 18,5 18 - Vatovavy Mananjary 5.330 26,4 24 1 Fitovinany Ifanadiana 4.009 19,9 13 -
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 13 -
Ikongo 2.795 13,8 15 - Manakara 3.269 16,2 44 1 Vohipeno 1.050 5,2 18 1 Total 6 Districts 20.183 100 142 3 Source : Région Vatovavy Fitovinany - Manakara
II.1.3. Milieu physique de la région
II.1.3.1. Diversité de paysages Le relief présente une succession de montagnes, de falaises, des collines et de plaines littorales relativement étendue et plus ou moins marécageuses. Généralement, des reliefs accidentés dominent, portant des forêts secondaires en dégradation, sinon des lambeaux forestiers en disparition. Au niveau de la zone côtière, la façade maritime constitue une zone dunaire, riche en ressources halieutiques (langoustes, crevettes…). C’est une façade rectiligne, à lagunes et parsemée de nombreux plans d’eau aussi bien au niveau des embouchures des fleuves que des falaises.
II.1.3.2. Sous ensembles de relief La falaise, constituée par des éléments accidentés de l’escarpement de la faille de l’est Malgache, dont l’altitude varie de 500 m à plus de 1000 m. Des pentes fortes aux dénivellations importantes, ponctuées par des chutes de rivière encadrent des étroites et profondes vallées.
La zone des collines, dont l’altitude varie entre 50 m et 500 m, dénudées par le tavy est séparée par des vallées plus larges où se trouve une plus forte concentration de population.
La zone littorale s’étend sur une bande de 50 km, mais ne comporte ni delta ni grandes plaines alluviales. A l’amont d’une côte basse, sableuse et rectiligne, règne un système de lagunes enserré entre des cordons littoraux et les premiers reliefs de l’arrière-pays mais, par contre, entrecoupé de vallées et d’estuaires bordés de petites surfaces alluviales.
II.1.3.3. Différents types de sols en fonction de l’altitude Sur les hauts reliefs de la falaise dominent des sols ferralitiques rajeunis, mais très fragiles, riches en humus sous forêt, favorables à une mise en valeur plus ponctuée.
Les sols des hautes et moyennes collines sont ferralitiques, composés de minéraux érodés et dégradés.
Les sols d’apports alluviaux et colluviaux de basses collines et de niveaux d’aplanissement côtiers présentent une texture très riche.
Les dunes et cordons littoraux s’étendent le long de la côte sur une largeur inférieure à 5 km, et donnent des sols aux propriétés physiques médiocres.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 14 -
Les sols de pseudo-steppes des plateaux à couvert graminéen ont de bonnes propriétés physiques. Les dunes et cordons littoraux sont inondables.
II.1.3.4. Climat tropical de type chaud et humide :
Le climat de la Région, de type tropical chaud et humide, se caractérise par une certaine différence entre la falaise et la zone côtière à hiver et été chauds. Il est marqué par la proximité de la bordure occidentale de l’anticyclone de l’Océan Indien. Le vent d’Alizée souffle constamment d’Est en Ouest, entraînant des masses d’air chaudes et humides, occasionnant une forte pluviométrie. Le nombre de jour de pluies par année varie de 140 à 175 jours. La saison pluvieuse s’étale de décembre à avril. Les mois les plus arrosés sont le mois de janvier et février, le moins arrosé est le mois de septembre.
Des cyclones tropicaux traversant l’Océan Indien frappent périodiquement la Région, qui figure ainsi parmi les régions ravagées fréquemment par les cyclones. Nosy Varika et Mananjary se trouvent dans « le couloir cyclonique », lequel s’étendant vers le nord jusqu’à Maroantsetra. Le risque cyclonique diminue du nord au sud.
II.2. LES INFRASTRUCTURES ROUTIERES
II.2.1. Réseau de la région La majorité des routes reliant les chefs lieux de Districts et les Communes sont difficiles d’accès. Les tableaux suivants indiquent la longueur et l’état des routes selon leur classification :
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 15 -
Tableau 4: Routes Provinciales dans la Région
Dist Routes Provinciales(Km) REGIONS LIAISONS ricts N° Revêtu En terre Totale
- IFANADIANA –
3.F - 93 93 Ambohimanga.S- Ambinanindrano 4.Fa - 6 6 - RIP4-MANAMPATRANA
801.F - 20 20 - RN25-ANDRORANGAVOLA
Ifanadiana 802.F - 19 19 - RP3F –AMBOHIMIERA - RP3F- 803.F - 33 33 AMBOHINANINDRANO- Marohatra
901.F - 78 78 - RN11-AMPASINAMBO
902.F - 20 20 - RP901F –SOAVINA
903.F - 34 34 - RN11-FIADANANA - NOSY VARIKA (Limite 904.F - 17 17 Faritany - Ambinanivolo)
Nosy Varika Nosy 905.F - 28 28 - NOSY VARIKA-AMBAHY
1001F - 45 45 - VOHILAVA –ANALAMARINA
1002.F - 22 22 - RN24-AMBOHINIHAONANA
1003.F - 18 18 - RN24 –MORAFENO
VATOVAVY 1004.F - 11 11 - RN11-AMBODISAINA
1005.F - 15 15 - RP1004F –MAROFOTOTRA
1006.F - 5 5 - RN11-MAROSANGY
1007F - 12 12 - RN24-MANAKANA NORD - RN25 –MAROKARIMA- 1008F - 20 20 Mananjary AMBOHIMANARIVO 1009F - 48 48 - TSENAVOLO-NAMORONA - ANTSENAVOLO – 1010.F - 20 20 AMBODIBAKOLY 1011.F - 3 3 - RN12-ANOSIPARIHY
1012.F - 13 13 - RN12-SANDROHY
1301.F - 42 42 - IFANIREHA –IKONGO
o 1302.F - 18 18 - IFANIREHA -ANKARIMBELO
Ikong
sous total 640 640 Dist Routes Provinciales(Km) LIAISONS ricts N° Bitumée En terre Totale
1101F - 20 20 - RN12-LOKOMBY
- LOKOMBY-VINANITELO- 1102.F - 56 56 SAHASINAKA
1103.F - 8 8 - RN12-SAHASINAKA
1104.F - 30 35 - RN12-VINANITELO - VOHILAVA- 1105.F - 16 16 ANKARAMALAZA - RN12 –AMPASIMANJEVA-
FITOVINANY 1106.F - 25 25 VOHIMASINA
MANAKARA 1201F - 25 25 - VOHIPENO-LOKOMBY
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 16 -
- RP1203.F –ANDEMAKA- 1202.F 8 19 27 KELIMAMOHA - RN12-ANGADO vers 1203.F 60 60 IFANIREA 1204F - 5 5 - RN12 –IVATO
1205.F - 22 22 - RP1203.F-MANAKOLOLO
VOHIPENO sous total 68 226 299 TOTAL SUR REGION 68 km 866 km 939 km
Source : Direction Régionale des Travaux Publics Vatovavy Fitovinany - Manakara
Tableau 5:Route secondaire et Temporaire dans la Région
Dist ROUTES NATIONALES SECONDAIRES LIAISONS ricts N° Bitumée En terre Totale - Irondro – Manakara – 12 178 - 178 Vohipeno
- Carrefour RN.7 Ambohimahasoa – 25 176 - 176 Vohiparara – Ifanadiana – Mananjary
Sous total 354 354 - REGIONS Dist ROUTES NATIONALES TEMPORAIRES ricts LIAISONS N° Bitumée En terre Totale 11 - 101 101 - Nosy varika - Mananjary - Ifanadiana – Tolongoina - 14 - 94 94 Ikongo 24 17 25 42 - Carrefour RN.11 - Vohilava
Sous total 17 220 237 TOTAL SUR REGION 484 km 220 km 704 km
Source : Direction Régionale des Travaux Publics Vatovavy Fitovinany - Manakara
D’après les études correspondant à l’entretien courant dans chaque année nous avons constaté que la plupart des réseaux routiers sont en mauvais état, nous récapitulons ci-dessous cet état de dégradation actuelle. Tableau 6: L'Etat de route en terre dans la région
ROUTE EN TERRE
Désignation MOYEN en MAUVAIS TOTAL en BON en km % % % % km en km km
Route Nationale - 0% 10 5% 210 95% 220 100%
Route Provinciale et communale 27 3% 42 5% 797 92% 866 100%
Source : Direction Régionale des Travaux Publics Vatovavy Fitovinany - Manakara
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 17 -
II.2.2. Accès vers les autres régions voisines a travers les routes nationales La région est desservie par trois axes routiers qui assurent la liaison interrégionale dont : - RN12 : 178 km - RN11 : 101km - RN25 : 150 km
Les liaisons sont relativement fluides vers Fianarantsoa et Farafangana, grâce notamment à la Route Nationale N° 25 (Irondro-Ambohimahasoa) et la RN12 (Manakara-Irondro), qui traverse, de l’Est à l’ouest, la zone centrale du district d’Ifanadiana.
Voici la carte qui représente tout le réseau routier dans la région VatovavyFitovinany (page suivante).
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 18 -
Carte 1: Carte de réseau routier dans la région Vatovavy Fitovinany
Source : Région Vatovavy Fitovinany
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 19 -
Les communications sont occasionnelles et temporaires (passage par bac) à partir de Mananjary vers le Nord (Nosy Varika) en empruntant la RN 11. (photo-1)
Photo 1: Dégradation des routes RNS 11 PK 60+500
Les liaisons routières directes à partir d’Ifanadiana vers la Région Amoron’i Mania sont complètement coupée. (Photo 2)
Photo 2:Coupure au niveau des ouvrages dans le RP La carte suivante montre que plus de la moitié des communes sont enclaves, surtout en période pluvieuse. Les indices 1 à 5 marquent respectivement leur facilité d’accès de chaque localité
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 20 -
Carte 2: Zone d'enclavements Source : Direction Régionale des Travaux Publics Vatovavy Fitovinany - Manakara
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 21 -
CHAPITRE- III. LES PARAMETRES DE DURABILITE DES ROUTES EN TERRE
III.1. PARAMETRES POUR LES MATERIAUX(Norme :NF P 11-300 et NF P 94-040 Pour pouvoir constituer les diverses couches d’une chaussée, il faut que les matériaux aient les caractéristiques répondant à certaine exigence minimale de qualité.
III.1.1. Matériaux pour couche de fondation : Les matériaux pour couche de fondation doivent avoir : - Un CBR>30 - Une dimension maximale< 60 mm et dont des classes granulométriques doivent correspondre aux valeurs indiquées dans le tableau suivant :
Tableau 7:Classification granulométrique des matériaux pour couche de fondation
Ouverture des tamis Module % passant cumulé 40mm 47 95-100 31,5mm 46 90-100 20mm 44 75-100 10mm 41 58-100 5mm 38 40-78 2mm 34 28-65 1mm 31 22-56 0,5mm 28 18-50 80μm 21 5-30
Source : LPC : Laboratoire des Ponts et Chaussées
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 22 -
COUCHE DE FONDATION 100
90
80
70
60
50
40 Passant Passant cumulé[%] 30
20
10
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Module AFNOR
Figure 6: Fuseau granulométrique de couche de fondation Maximum de passant à 80μm : 30% Indice de plasticité maximal : 20 Une densité sèche minimale de 1,8 à 2 tonnes/m3 Dans le cas de trafics importants, on a intérêt à rigidifier la couche de fondation en incorporant quelques pourcentages de ciment (de l’ordre de 2%) ou de chaux (environ 6%). Les matériaux qui conviennent ont les caractéristiques suivantes : Taille maximale des éléments : de 10à 50mm. Teneur en matières organiques : < 1,5% Teneur en passant à 80μm : < 35% Indice de plasticité : < 30% Module de plasticité : m.IP < 2.500 avec m : mortier (passant à 0,425mm). Dans le cas d’une amélioration à la chaux, on devra avoir en plus : · Un indice de plasticité> 10. · Passant à 0,425mm>15.%
III.1.2. Matériaux pour couches de base : La couche de base étant soumise à des sollicitations importantes, donc les matériaux qui la constituent doivent avoir des qualités suffisantes, en entre autres : Un indice CBR> 80 Un pourcentage des fines<20% Un indice de plasticité<15. Gonflement mesuré lors de l’essai CBR<1%
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 23 -
Le fuseau granulométrique à l’intérieur duquel devra s’inscrire la courbe granulométrique du matériau est suivant :( tableau 8 – figure 8) Tableau 8:Classe granulométrique des matériaux pour couche de base
Ouverture des tamis Module AFNOR % passant cumuler 50 mm 48 100 40 mm 47 95-100 31,5 mm 46 85-100 20 mm 44 60-100 10 mm 41 35-90 5 mm 38 20-75 2mm 34 12-50 1 mm 31 10-40 0,5mm 28 7-35 80 μm 20 4-20
Source : LPC : Laboratoire des Ponts et Chaussées Si le matériau naturel n’atteint pas ces exigences, il devrait être amélioré ou traité à la chaux ou au ciment. Les matériaux susceptibles d’être traités ont les caractéristiques suivantes : Un indice CBR>60 COUCHE DE BASE 100
90
80
70
60
50
40
Passant Passant cumulé[%] 30
20
10
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Module AFNOR
Figure 7:Fuseau granulométrique de couche de base
Teneur maximale de passant à 80μm :<35 % Un indice de plasticité :< 25 %
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 24 -
Un module de plasticité :<2.000. Teneur en matières organiques<1%
Dans le cas d’un traitement à la chaux, il faudra aussi que : L’indice de plasticité>10% Passant à 0,425> 15% On peut résumer ces spécifications normatives par le tableau suivant :
Tableau 9:Caractéristiques des couches de chaussées
Graveleux latéritique Couche de base Couche de revêtement
Densité sèche OPM > 2,00 > 1,90
Limite de liquidité WL < 35 < 50
Indice de plasticité Ip < 25 % < 15 %
Gonflement linéaire < 0,3% < 1%
40mm 85-100 % 80-100 % 20mm 70-100 % 65-100 % Granulométrie 10mm 50-95 % 50-100 % passant à 5mm 40-90 % 35-100 % 2,5mm 30-80 % 25-80 % 0,63mm 15-45 % 15-55 % 0,08mm 5-20 % 5-35 %
CBR après 4 Jours d’imbibition > 80 > 30
source : LPC
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 25 -
COUCHE DE REVÊTEMENT 100
90
80
70
60
50
Titrel'axe de 40
30
20
10
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Module AFNOR
Figure 8: Fuseau granulométrique pour couche de revêtement
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 26 -
COUCHE DE REVÊTEMENT 100
90
80
70
60
50
Titrel'axe de 40
30
20
10
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Module AFNOR
Figure 9:Fuseau granulométrique pour couche de revêtement de route revêtu Ce tableau illustre cequi a été dites. Elle montre les fuseaux à l’intérieur desquels devront s’inscrire les courbes granulométriques de la couche de fondation et la couche de revêtement.
III.1.3. Matériaux pour routes en terre :
Un certain nombre d’exigences doivent aussi être satisfaites pour qu’une chaussée en terre remplisse son rôle de façon satisfaisante, telle que : Un indice CBR>30 ; Une limite de liquidité maximale de 40% ; Un indice de plasticité : 15< Ip<25% ; Un module de plasticité : 200 < 푚. 퐼푝 < 1200
Le fuseau granulométrique du matériau est donné par le tableau 10 suivant :
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 27 -
Tableau 10:classification granulométrique pour piste en terre
Ouverture de tamis Module AFNOR % Passant cumulé 40mm 47 - 31,5mm 46 100 20mm 44 65-100 10mm 41 45-85 5mm 38 30-68 2mm 34 25-55 1mm 31 20-48 0,5mm 28 15-37 80μm 20 12-32 Source : LPC : Laboratoire des Ponts et Chaussées
ROUTE EN TERRE 100
90
80
70
60
50
40 Passant Passant cumulé[%] 30
20
10
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Module AFNOR
Figure 10: Fuseau pour route en terre
III.2. PARAMETRES POUR LES TRAFICS
III.2.1. Durée de vie Bien que fondamentale, l’importance du trafic qu’aura à supporter la route durant la période pour laquelle on la dimensionne est toujours difficile à appréhender. Il arrive que les conditions économiques locales se modifient rapidement entrainant
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 28 - de trafics dont l’accroissement avait été sous estimé ; un renforcement est alors à envisager. Dans le cas général, on admettra que la chaussée devra être conçue pour une période de quinze ans avant que ces caractéristiques progressivement altérées ne rendent nécessaire son renforcement mais, par le biais du calcul du trafic équivalent en nombres de passages d’un essieu standard, il est possible de dimensionnement une chaussée pour une durée quelconque.
III.2.2. Répartition du trafic sur l’itinéraire Si la route à moins de 7 m de largeur, on prendra en compte l’ensemble du trafic dans les deux sens circulations. Si la route à plus de 7m ou si les voies sont à circulation unidirectionnelle, le trafic dans le sens le plus chargé sera considéré.
III.2.3. Poids maximal de l’essieu Les structures proposées sont prévus supporter des essieux simples dont la charge maximale est de 13 t et un pourcentage de surcharges n’excédant pas 10%. Ceci ne préjuge pas de la limite légale en vigueur dans le pays. Il conviendra, dans tous les cas, de tenir compte dans les dimensionnements de charges les plus lourdes devant circuler régulièrement sur la route et de consulter le laboratoire national du Bâtiment et de travaux publics lorsque des conditions particulières sont rencontrées.
III.2.4. Classes de trafic Les classes de trafic reconnues sont définies par plusieurs façons en fonction du degré de précision des données disponibles :
Trafic journalier toutes catégories de véhicules confondues ; Trafic cumulé de poids lourds (véhicules définis comme ayant un poids total, en charge, supérieur à 3t ; Trafic cumulé à calculé selon les équivalences d’essieux tirées des essais AASHO par Liddle.
III.2.4.1. Trafic en nombre de véhicules par jour Il est défini par son intensité journalière moyenne sur une durée de vie de l’ordre de quinze ans, toutes classes des véhicules incluses. Le pourcentage moyen de poids lourds est supposé de l’ordre de 30% du trafic sont distingués : Tableau 11: Classe de Trafic
CLASSSE NOMBRE DE VEHICULE T1 ˂ 300 T2 300 à 1 000 T3 1 000 à 3 000 T4 3 000 à 6 000 T5 6 000 à 12 000 Source : LPC : Laboratoire des Ponts et Chaussées
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 29 -
T1 : Inclut des routes à très faible trafic pour lesquelles le bitumage a cependant été décidé pour des raisons qui peuvent être indépendantes de critères purement économiques
T5 : correspond à des chaussées de type autoroutier à 2 voies ou 2 fois 3 voies
III.2.4.2. TRAFIC EN NOMBRE CUMULE DE POIDS LOURDS. Si l’estimation du trafic cumulé en nombre de poids lourds (véhicules de charge totale supérieure à 3t) est possible, l’appréciation de ce paramètre sera meilleure que dans le, premier cas. Les classes retenues correspondent approximativement à celles définies par la méthode précédente, si la durée de vie de la chaussée est prise égale à quinze ans et si le pourcentage de poids lourds est voisin de 30%. Ces classes sont suivantes :
5 푇1 < 1,5. 10
5 6 5. 10 < 푇2 < 1,5. 10
6 6 1,5. 10 < 푇3 < 4 . 10
6 7 4. 10 < 푇4 < 10
7 7 10 < 푇5 < 2. 10 Les formules à appliquer pour les calculs de trafic sont les suivantes : Cas de croissances exponentielles :
푛−1 푡푛 = 푡1(1 + 푖) 푛 (1 + i)n − 1 365 ∑ t = 365n t n 1 i 1 Cas de croissance linéaire :
푡푛 = 푡1[1 + (푛 − 1)푖] 푛 2 + (n − 1)i 365 ∑ t = 365n t [ ] n 1 2 1
푡1 = 푡푟푎푓푖푐푚표푦푒푛푗표푢푟푎푛푙푖푒푟푑푒푙푎푝푟푒푚푖푒푟푎푛푛é푒;
′ 푡푛 = 푡푟푎푓푖푐푚표푦푒푛푗표푢푟푎푛푙푖푒푟푑푒푙 푎푛푛é푒푛 ; 푛 = 푛표푚푏푟푒푑′푎푛푛é푒(푑푢푟é푒푑푒푣푖푒);
푖 = 푡푎푢푥푑′푎푐푐푟표푖푠푠푎푛푐푒푚푒푛푡푎푛푛푢푒푙푑푢푡푟푎푓푖푐;
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 30 -
푛
365 ∑ 푡푛 = 푡푟푎푓푖푐푐푢푚푢푙é푝푒푛푑푎푛푡푙푎푑푢푟é푒푑푒푣푖푒푛 1 III.2.4.3. Trafic en nombre de passage d’un essieu standard A défaut de disposer d’une formule d’équivalence qui aurait définie à partir d’essais réalisés en pays tropicaux, il est proposé d’adopter l’équivalence donnée par Liddle et par rapport à un essieu standard de 8,2 t :
푃 ∝ 푐 = ( ) 8,2 P : est le poids de l’essieu simple exprimé en t On prendra, pour les chaussées souples
,∝= 4 Dans le cas des chaussées rigides, on devra adopter : 4 <∝< 8 (8 correspond aux chaussées en béton) Compte tenu des divergences d’appréciation sur les coefficients réducteurs à appliquer aux essieux tandems ou tridems, chaque élément sera considéré comme un essieu simple. Les classes de trafic exprimées en nombre cumulé de passages d’un essieu équivalent sont les suivantes : (Tableau 12) Tableau 12: Essieu équivalent
Essieu équivalent de 13 t Essieu équivalent de 8,3 t 5 6 푇1 < 1,5. 10 푇1 < 3. 10
5 6 6 7 5. 10 < 푇2 < 1,5. 10 3. 10 < 푇2 < 10
6 6 7 7 1,5. 10 < 푇3 < 4 . 10 10 < 푇3 < 2,5 . 10
6 7 7 7 4. 10 < 푇4 < 10 2,5 . 10 < 푇4 < 6. 10
7 7 7 8 10 < 푇5 < 2. 10 6. 10 < 푇5 < 10
Le calcul du trafic cumulé en essieux équivalent pendant la durée de vie choisie se fera à partir du trafic initial en utilisant les mêmes formules de sommation que précédemment Dans le calcul du trafic équivalent, on pourra souvent négliger la prise en compte des véhicules légers dont l’influence est faible. Connaissant les types de véhicules composant le parc automobile d’un pays et leur charge par essieu, on pourra affecter chacun des types d’un facteur d’équivalence global par véhicule
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 31 -
et effectuer la sommation à partir des données des campagnes de comptage de la circulation et des estimations de projection de trafic. L’abaque (1) ci-dessous est utilisé pour déterminer le coefficient d’équivalence d’un essieu simple. L’abaque (2) permet de calculer le facteur global d’équivalence d’un véhicule en fonction de son poids total et du nombre d’essieux. La graphique (3) donne le moyen d’obtenir l’interprétation entre les valeurs minimale et maximale du facteur d‘équivalence globale d’un véhicule de son coefficient de chargement.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 32 -
ABAQUES (1)
Figure 11: Abaques de détermination du coefficient d’équivalence d’un essieu simple.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 33 -
ABAQUES (2)
Figure 12: Abaque (2) Facteur d’équivalence global
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 34 -
Exemple de détermination du coefficient d’équivalence global d’une véhicule Poids mort……………………………..10t Charge effective ……………………...15t Poids total ………………………………25t sur 3 essieux. L’abaque donne : f = 3,2 à 4,6
15 Coefficient de chargement : 푧 = = 0,83 푦 = 0,92 18 푓 = 3,2 + 0,92(4,6 − 3,2) = 4,5
Figure 13: Courbe d'interpolation
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 35 -
III.3. PARAMETRES DE L’ASSAINISSEMENT ET LA PLUVIOMETRIQUE
III.3.1. Généralités . Le système d'assainissement comprend des fossés, des exutoires, des fossés de crête, des canalisations, des regards, des descentes d'eau, des buses, ainsi que des drains enterrés. . L'objectif de ces dispositifs est de rassembler rapidement et de conduire les eaux de pluie et les eaux souterraines hors de la route. . L'eau peut causer des dégâts importants à la route en affaiblissant la chaussée ou les fondations, et par l'érosion. Le système d'assainissement est donc une composante très importante d'une route principale ou d'un chemin rural, même dans les régions où les pluies sont occasionnelles. . L'entretien courantdu système d'assainissement est essentiel pour préserver la chaussée et la couche de roulement. De temps à autre, il est nécessaire de procéder à des réparations ou des aménagements importants dans le cadre de l'entretien périodique. . La plupart des activités de l'entretien peuvent être effectuées manuellement par une équipe résidente ou une équipe mobile d'intervention, ou par un ouvrier ou un cantonnier habitant à proximité de la route. . Dans les descriptions de cette partie on suppose que la végétation a été enlevée de la zone entourant les dispositifs d'assainissement de manière à en permettre l'entretien.
III.3.2. Objectif . L'eau peut endommager sérieusement tous les types le route. Elle peut : - éroder les sols, - affaiblir les chaussées, - détruire les accotements et les talus, - emporter les buses, les remblais, voire même les ponts. Le fonctionnement correct du système d'assainissement est donc une condition vitale pour maintenir la route dans un état satisfaisant. . L'objet de l'entretien de l'assainissement est de faire en sorte que les éléments du système restent libres de toute obstruction, et qu'ils gardent les profils et pentes prévues. Ils doivent fonctionner correctement de manière à ce que les eaux de pluies ou souterraines puissent s'écouler librement et rapidement.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 36 -
III.3.3. Activités d’assainissement
III.3.3.1. Fossés
a) Activités courantes . Degager et nettoyer . Refaire le profil, la pente, approfondir, . Maitriser l’erosion . Refaire la pente et l’alignement des fossés . Refaire le revetement . Apporter ou reparer la protection contre l’affouillement.
b) Activités periodiques . Realiser de nouveaux exutoires . Maitriser l’erosion . Revetir le fossé (à nouveau) . Construire une descente d’eau et/ou un puisard.
III.3.3.2. Buses
a) Activités courantes . Degager et nettoyer . Reparer les degats dû à l’erosion, . Reparer les fissures, . Reparer la voute et/ou le radier.
b) Activités périodiques . Reparer le radier . Construire ou reconstruire la buse au bon niveau et avec la bonne pente, . Construire un bassin de reception.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 37 -
CHAPITRE- IV. . LES DEGRADATIONS ET LES ENTRETIENS DES ROUTES EN TERRE
IV.1. TYPES DE DEFORMATION DES ROUTES EN TERRES Les types de dégradations des routes en terre avec leur niveau de gravité et leurs causes principales sont présentés dans le tableau suivant Tableau 13: déformation et leurs causes
Niveau de gravité (évolution possible) Causes probables de la Dégradations 1 2 3 dégradation -Intensité de trafic - Abondance des précipitations - Insuffisance de Déformation F<5cm 5cm
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 38 -
- Cohésion insuffisante des matériaux de surface Flèche de l’ondulation Tôle ondulée 2cm< Flèche<5cm Flèche>à 5cm - Agressivité du trafic sinusoïdale<à 2cm - Défaut de plasticité des matériaux utilisé pour la couche de roulement - Ecoulement des eaux Ravine Prof<5cm 5cm
Source : Direction Régionale des Travaux Publics de Vatovavy Fitovinany
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 39 -
IV.2. DRAINAGE – ASSAINISSSEMENT Avec les trois niveaux de gravités nous présentons les dégradations et leurs causes probables Tableau 14: Drainage et assainissement
Niveau de gravité Causes probables de la Dégradations 1 2 3 dégradation -Fossés obstrués - Ouvrage hydrauliques Traverse Pas de niveau de gravité, indication de la localisation et de l’étendue bouchés ou cassés
Bourbier Pas de niveau de gravité, indication de la localisation et de l’étendue - Eau, trafic - Trafic, érosion Tôle de chat Pas de niveau de gravité, indication de la localisation et de l’étendue - Mauvais compactage
- Pente trop raide des faces latérales avec un sol peu cohésif - Manque d’entretien Fossé totalement Fossé non fonctionnel Erosion ou obturation des Erosion ou présence de - Un mauvais ou absence fonctionnel pas de totalement détruit ou fossés matériaux dans le fossé de curage dégradation constatés bouché - Comblement de fossé par les riverains - Présence de végétations
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 40 -
IV.3. QUELQUES RECOMMANDATIONS Les actions suivantes sont citées en termes de recommandations pour définir la politique à adopter pour l’entretien des routes en terre :
Identifier le processus d'usure par lequel la capacité fonctionnelle et structurale d'une chaussée diminue Repérer le passage progressif de « l’état acceptable de la route à un état plus mauvais » sous les effets du trafic, du climat et de l'environnement. Définir désordre visible à la surface de la chaussée.
IV.4. CONDITIONS NECESSAIRES Les conditions nécessaires pour trouver les solutions à adopter pour un bon entretien sont
Identification, répertorisation et inventorisation des différents types de dégradations couramment observées sur un réseau. Identification des origines et causes probables. Maîtrise de leur évolution sous l’effet simultané du trafic et du climat. Conception et mise en œuvre des techniques adaptées de remise en état.
IV.5. PHOTOS TYPES DES DEGRADATION DE CHAUSSEE Le paragraphe suivant présente des photos types de dégradation de chaussée
Photo 3: Le nid de poule
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 41 -
Photo 4: Les ornières
Photo 5: les zones de faible portance
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 42 -
Photo 6:les ravines dues à l'érosion
IV.6. LES REMEDES Le tableau ci-dessous présente les différents types de dégradations avec les solutions respectives qui peuvent être apportées. Tableau 15: Les dégradations et leurs remèdes
DEGRADATIONS SOLUTIONS
Ornières Réprofilage avec apport de matériaux. Cantonnage mensuel : Flaches Bouchage des trous. Réprofilage léger en remblai ou en déblai Tôles ondulées suivant la période
Réprofilage lourd sans apport des Déformations dans les Virages matériaux.
Réprofilage léger en remblai ou en déblai Arrachements avec frayées en « W » suivant la période
Réfection locale, Réprofilage (point-à-temps Ravinement route en terre) Réfection locale (point-à-temps route en Nids-de-poule terre)
Réfection locale (point-à-temps route en Usure de la couche de Roulement terre)
Usure des accotements Rechargement des accotements. Source : DRTP V7V
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 43 -
DEUXIEME PARTIE : ETUDES EXPERIMENTALES
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 44 -
CHAPITRE- V. LES GISEMENTS DU KARAOKY ET LEUR LOCALISATION
V.1. PRESENTATION DE L’ETUDE L’étude commence par une reconnaissance de terrain passant par des essais in situ avec des prélèvements d’échantillons et accompagnés par des essais au laboratoire. Cette reconnaissance définira la localisation des gisements répertoriés le long de l’axe, le volume du Karaoky exploitable, le volume de la découverte, les difficultés éventuelles d’accès et d’exploitation, la distance de transport par rapport à l’axe du projet, la sélection des gisements et leur utilisation.
V.2. LES DISTANCES.
V.2.1. Distances de transport. Sur le tracé, les distances de transport des matériaux sélectionnés résultants de l’emploi des déblais en remblai, ou en couche de chaussée, sont imposées par les ingénieurs, en tenant compte des exigences géotechniques. Il n’en sera pas de même pour les matériaux qui seront prélevés hors du tracé. Ce sera le cas des gisements des gîtes, des emprunts et celui des gisements rocheux ou des carrières.
Dans tous les cas, la distance de transport des matériaux, restera un élément important du prix de revient de l’ouvrage, et c’est pourquoi l’on devra chercher à la réduire au maximum.
V.2.2. Distance moyenne de transport. Pour un lieu de prélèvement et un lieu de dépôt donnés, la distance moyenne de transport est la distance entre le centre de gravité du volume prélevé, et le centre de gravité du volume déposé, en utilisant le chemin praticable le plus court. Cette distance moyenne de transport s’exprime généralement par la formule :
∑ 푫풎풊 푽풊 푫풎풍 = ∑ 푽풊
DmL : distance moyenne de transport pour le tronçon L
Dmi : distance moyenne de transport pour les sous tronçons i
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 45 -
Vi : volumes des sous tronçons i de section Si et de longueur Li.
Si la section est constante, la formule devient :
∑ 푫풎풊 푳풊 푫풎풍 = ∑ 푳풊
Dans le cas de l’entretien courant ; la distance moyenne de transport du Karaoky inférieure à 5 km (cinq Km) n’est pas prise en compte
V.3. LES VOLUMES DE KARAOKY DANS LA ZONE DE MANAKARA - VOHIPENO.
V.3.1. Le volume du karaoky brut (Vb)
La surface exploitable est la somme des surfaces délimitées par des puits reconnus positifs. Le volume brut est le produit de la surface exploitable avec l’épaisseur moyenne des couches relatives. Voici les résultats récoltés sur terrain pendant la reconnaissance dans la zone de Manakara – Vohipeno Tableau 16: Délimitation de la zone de Karaoky
Dimension LIMITE SUD LIMITE NORD LIMITE EST LIMITE OUEST moyenne CARACTERI VOHIBITA - Mizilo - Vohindava – Ambahive - STIQUE Agnalila Analavory Ampasimeloka Marolagnana Zone Total S 22 28,880 S 21 42 .163 S 22 26,508 S 22 18,801 Points GPS – Point-1 E 47 47,424 E 47 57.474 E 47 53,256 E 47 50,166 Garmin S 22 29,581 S 21 47,647 S 22 13,195 S 22 01,284 (Waypoints) Point-2 1653 km² E 47 52,675 E 48 07,038 E 47 58,561 E 47 48,373
Minimum 0,50 0,40 0,60 0,30 Epaisseur Epaiseur de moyenne couche ( en Maximum 1,50 0,90 1,00 0,80 m) moyenne 1,00 0,65 0,80 0,55 0,75
Source : Auteur
Donc le volume brut du KARAOKY (Vb) dans la Zone de Manakara et Vohipeno est : Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 46 -
푽풃 = 푺풆풙풑풍풐풊풕풂풃풍풆 × 풆풎풐풚풆풏풏풆
ퟐ ퟐ 푺풆풙풑풍풐풊풕풂풃풍풆 = ퟏퟔퟓퟑ풌풎 풐풖ퟏퟔퟓퟑퟎퟎퟎퟎퟎퟎ풎
풆풕
풆풎풐풚풆풏풏풆 = ퟎ. ퟕퟓ풎
ퟑ Soit 푽풃 = ퟏퟐퟑퟗퟕퟓퟎퟎퟎퟎ풎
V.3.2. Le volume de karaoky utile (Vu) C’est le produit de volume brut au coefficient de minoration englobant le coefficient de rendement, le coefficient de sécurité à l’exploitation et le coefficient de perte. Tableau 17: Coefficient de minoration en fonction de l’épaisseur des couches exploitables
Epaisseur des couches exploitables (en m) Coefficient de minoration (en Cm)
0,20 à 0,50 0,50 0,50 à 1,00 0,70 1,00 à 2,00 0,80 Source : LNTPB
푽풖 = 푽풃 × 푪풎
푽풃 = 1 239 750 000 m3
푪풎 = ퟎ, ퟕퟎ
ퟑ D’où푽풖 = ퟏ ퟐퟑퟗ ퟕퟓퟎ ퟎퟎퟎ × ퟎ, ퟕퟎ = ퟖퟔퟕ ퟖퟐퟓ ퟎퟎퟎ 퐦
V.4. LES MOYENS
Les moyens administratifs et financiers étant considérés comme satisfaisants, les moyens opérationnels comporteront deux parties principales : – les moyens humains : ingénieurs, assistants, opérateurs et auxiliaires – les moyens matériels de reconnaissance, d’essai, de transport, de bureau, GPS L’utilisation des moyens matériels restera toutefois très limitée.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 47 -
Voici la carte de délimitation de la zone de KARAOKY dans la région du Fitovinany
Carte 3:Zone de délimitation de Karaoky
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 48 -
Photo 7:Gisement du Karaoky dans la Zone de Manakara – Vohipeno
Photo 8:Axe traité sur Karaoky depuis 2012 V.5. CONCLUSION : Dans la zone de Manakara – Vohipeno nous avons estimé d’un : - Volume brut de Karaoky : 1 239 750 000 m3 - Volume utile de Karaoky : 867 825 000 m3 Ce volume utile permet, en fonction des dimensions de la route et de l’épaisseur du traitement adoptée, d’estimer la longueur de route et que l’ensemble des gisements de la région permet de la réhabiliter :
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 49 -
Tableau 18: Volume utile de Karaoky et possibilité de réhabilitation
ROUTE en Terre
Volume Utile m3 Largeur moyen (m) Epaisseur moyen (m) Longueur Estimée en ( km)
867 825 000 3,50 0,15 1 653 000
867 825 000 3,50 0,20 1 239 750
Donc on peut réhabiliter de 1 239 750 à 1 653 000 km de routes jusqu’à l’épuisement de ce réserve.
V.6. LE CLIMAT ET LES PARAMETRES PLUVIOMETRIQUES SUR LES SITES
V.6.1. Climat tropical de type chaud et humide :
Le climat de la Région, de type tropical chaud et humide, se caractérise par une certaine différence entre la falaise et la zone côtière en hiver et en été chaud. Il est marqué par la proximité de la bordure occidentale de l’anticyclone de l’Océan Indien. Le vent d’Alizée souffle constamment d’Est en Ouest, entraînant des masses d’air chaudes et humides, occasionnant une forte pluviométrie. Le nombre de jour de pluies par année varie de 140 à 175 jours. La saison pluvieuse s’étale de décembre en avril. Les mois les plus arrosés sont le mois de janvier et février, le moins arrosé est le mois de septembre.
Des cyclones tropicaux traversant l’Océan Indien frappent périodiquement la Région, qui figure ainsi parmi ceux ravagées fréquemment par les cyclones. Vohipeno - et Mananjary se trouvent dans « le couloir cyclonique », lequel s’étend vers le Nord jusqu’à Maroantsetra. Le risque cyclonique diminue du Nord au Sud.
Voici la carte pluviométrique de la région avec des chiffres indicatifs
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 50 -
CARTE PLUVIOMETRIQUE DE LA ZONE D’ETUDE
Carte 4: Carte pluviométrique de la zone d'étude
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 51 -
V.6.2. Renseignements climatologiques Les pluviométries mensuelles (mm) fournies par la station météorologie de Mananjary sont indiquées dans les tableaux et illustrées par ces figures ci-dessous
STATION : Mananjary Altitude : 6m Longitude : 48° 12 ‘ Est Latitude : 21° 12’ Sud
Tableau 19: Nombre de journée pluvieuse par mois
JA N FEV MAR AVR MAI JUIN JUL AOU SEP OCT NOV DEC
2012 23 16 22 21 20 12 10 12 13 5 15 19
2013 17 21 19 19 12 14 17 14 8 17 9 16
2014 21 20 22 13 14 13 21 8 Source : Direction de Météorologie Ampandrianomby
25
20
15
10
5 2012 2013 2014
0 JA N FEV MAR AVR MAI JUIN JUL AOU SEP OCT NOV DEC
Figure 14:Evolution du nombre de jours pluvieux par mois dans la région Vatovavy Fitovinany
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 52 -
Tableau 20: Pluviométries mensuelles (mm)
JA N FEV MAR AVR MAI JUIN JUL AOU SEP OCT NOV DEC 2012 381,0 242,9 341,2 243,3 65,3 75,0 30 32,5 74,0 7,5 167,2 176,6 2013 373,3 642,9 228,0 252,7 108,4 144,3 124,2 212,2 92,0 249,8 142,2 411,9 2014 626,2 384,2 485,8 184,5 135 121,3 353,9 159,4 Source : Direction Générale de Météorologie Ampandrianomby
700
600 2012 2013 2014
500
400
300
200
100
0 JA N FEV MAR AVR MAI JUIN JUL AOU SEP OCT NOV DEC
Figure 15:Mesures pluviométries mensuelles (en mm)
V.6.3. Constatations D’après ce tableau qui indique le nombre de journées pluvieuses pour chaque mois, nous constatons que (Tableau 20)
En 2012 moins de la moitié de nombre de jours de l’année est pluvieux (48,77 %) En 2013 plus de la moitié de nombre de jours de l’année est pluvieux (50,13 %) La prévision en 2014 peut atteindre jusqu’à 51 % selon la courbe de tendance
Tableau 21: Fréquence de pluie chaque année
Année 2012 2013 2014 Total jours de pluie 178 183 132 Sur 365 365 240 (%) 48,77% 50,14% 55% Source : Direction de Météorologie Ampandrianomby
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 53 -
CHAPITRE- VI. CARACTERISATION DU MATERIAU KARAOKY
VI.1. COMPOSITION CHIMIQUE Avant de connaitre les caractéristiques géotechniques du Karaoky, nous avons donné dans le tableau ci-dessous la composante chimique suivie de pH :
Tableau 22:Composition chimique du Karaoky
Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SiO2
65,75% 16,37% 1,59% Trace 15,10% Source : Auteur
Avec pH : 7,03
VI.2. DETERMINATION DE LA TENEUR EN EAU
VI.2.1. Définition C’est le rapport, exprimé en pourcentage du poids d’eau que le matériau Karaoky contient au poids ses éléments secs, après dessication à 105°C jusqu’à poids constant.
푃표푖푑푠푑′푒푎푢 푤 = × 100 푃표푖푑푠푑푢푠표푙푠푒푐
VI.2.2. Le principe : Le principe de l’essai consiste à déterminer le poids d’eau contenu dans un échantillon d’un matériau.
Il existe plusieurs méthodes pour déterminer cette quantité d’eau :
Par pesée avant et après dessiccation - A l’étuve - A la poêle à frire - A l’alcool à bruler A l’aide de l’humidité speedy.
VI.2.3. Expression des résultats Dans le cas du Karaoky : 10% < 푤 < 15%
Ms : Masse humide : 1848,6 g
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 54 -
Ms1 : Masse sèche : 1121,0 g Teneur en eau : 10,6%
VI.3. L’ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE
VI.3.1. Principe : L’essai consiste à fractionner au moyen d’une série de tamis à mailles carrées, un matériau en plusieurs classes granulaires de tailles décroissantes. Les ouvertures des mailles et le nombre de tamis sont choisis en fonction des dimensions de grains et de la précision attendue.
VI.3.2. Expression des résultats Le tableau ci-dessous montre le résultat de l’analyse granulométrique du Karaoky.
Tableau 23: Résultats de Tamisage
OUVERTURE % Module REFUS % REFUS TAMIS EN TAMISATS AFNOR CUMULE en g CUMULE mm CUMULE 50 80,0 49 63,0 48 50,0 47 40,0 46 31,5 - - 100 44 20,0 34,0 1,8 98 42 12,5 78,0 4,2 96 40 8,0 136,0 7,3 93 38 5,00 250,0 13,5 86 37 4,00 34 2,00 497,5 26,9 73 31 1,00 715,5 38,7 61 26 0,315 963,5 52,1 48 24 0,200 1 034,5 56,0 44 20 0,080 1 120,0 60,6 39 Source : Auteur
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 55 -
100
90
80
70
60
50
40 Passant Passant cumulé[%] 30
20
10
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Module AFNOR
Figure 16: Courbe granulométrique du Karaoky
VI.4. LIMITES D’ATTERBERG
VI.4.1. Principe : L’essai s’effectue en deux phases :
Recherche de la limite de liquidité WL définie comme la teneur en eau, qui marque le seuil de passage d’un sol de l’état liquide à l’état plastique, à l’aide de l’appareil de Casagrande,
Recherche de la limite de plasticité WP définie comme la teneur en eau qui marque le seuil de passage d’un sol de l’état plastique à l’état solide, par formation de rouleau x de 3 mm de diamètre.
L’indice de plasticité est la différence entre les limites de liquidité et de plasticité
푊퐿 − 푊푃 = 퐼푃
Ci-dessous les résultats concernant le matériau KARAOKY.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 56 -
VI.4.2. Limite de liquide WL Par définition, la limite de liquidité est la teneur en eau du mortier qui correspond à une fermeture sur 10mm des lèvres de la rainure pour 25 chocs imprimés à la coupelle.
Cette détermination s’obtient donc par interpolation, en portant sur un graphique, en coordonnées linéaires, les teneurs en eau correspondant aux nombres de chocs, et en traçant la droite la plus probable, passant sur ou au plus près des points ainsi déterminés.
La limite de liquidité WL est la teneur en eau correspondant à 25 chocs.
Tableau 24: Résultats de la Limite de liquidité
Nombre de coup:N 18 Chocs 23 Chocs 29 Chocs
Tare N° 170 107 52 98 122 134
Poids tare (1) 14,59 14,79 14,42 13,22 15,74 13,94 Poids total humide 29,36 28,23 25,81 28,33 29,56 27,72 (2) Poids total sec (3) 26,13 25,3 23,37 25,07 26,63 24,8
Poids d'eau (4)= 2-3 3,23 2,93 2,44 3,26 2,93 2,92 Poids matériaux 11,54 10,51 8,95 11,85 10,89 10,86 sec (5)= 3-1 Teneur en eau W% 28,0% 27,9% 27,3% 27,5% 26,9% 26,9% Teneur en eau 28% 27,4% 26,9% moyenne W%
Source : Auteur
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 57 -
Figure 17: Détermination de la limite de liquidité
D’où la Limite de liquiditéWL = 27,2 %
VI.4.3. Limite de plasticité Wp Par définition, la limite de plasticité est la teneur en eau exprimée en % du poids de matériau sec d’un rouleau qui se brise au moment où son diamètre atteint 3mm. Les deux valeurs obtenues lors de deux essais ne doivent pas différer entre elles de plus de 2% en valeur relative. La limite de plasticité est la moyenne de ces deux valeurs arrondies à l’unité la plus voisine.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 58 -
Tableau 25:Résultats limite plasticité
Tare N° (Kg) 29,00 19,00 Poids tare (1) 13,80 13,98 Poids total humide (2) 21,90 22,23 Poids total sec (3) 20,73 21,04 Poids d'eau (4)= 2-3 1,17 1,19 Poids matériaux sec (5)= 3-1 6,93 7,06 Teneur en eau W% 16,90 16,90
D’où la limite de Plastique :
WP= 16 ,9%
VI.4.4. Indice de plasticité (Ip) C’est la différence entre la limite à l’état liquide et la limite à l’état plastique D’où 푊퐿 − 푊푃 = 퐼푃 = ퟐퟕ, ퟐ % − ퟏퟔ , ퟗ% = ퟏퟎ, ퟑ%
푰푷 = ퟏퟎ, ퟑ % VI.5. POIDS VOLUMIQUE DES PARTICULES SOLIDES DU KARAOKY Par définition, le poids volumique des particules solides d’un matériau est le rapport du poids du matériau sec au volume des grains de sol.
푊푆 On a :훾푆 = 푊푆 : poids sec du matériau (KN) et 푉푆
3 푉푆 : Volume des grains solides du matériau (m )
VI.5.1. Principe La détermination du poids volumiques des particules solides consiste à mesurer le poids et le volume des grains solides et à en déterminer le rapport Suivant la classe granulaire, on utilise deux méthodes : - La méthode du pycnomètre pour les éléments inférieurs à 4 mm - La méthode hydrostatique pour les éléments supérieurs à 4 mm
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 59 -
VI.5.2. Expression des résultats Tableau 26: Mesure de Poids volumique du Karaoky
A MESURE DU POIDS VOLUMIQUE DE GRAINS INFERIEURS A 4mm (en g) Masse picno vide (1) 301,93 Masse picno rempli d'eau (2) 978,88 Température ambiante (3) - Volume picno /{ (2) - (1) }/ (K)= (4) 676,95 Masse picno + eau + éch (5) 1 216,42 Masse picno + éch,séc (6) 643,66 Température d'essai (7) -
Poids volumique ɣs (KN/m3) = ((6)-(1))/((4)+[(5)-(6) ]×(k')) g 32,80
(6)−(1) 푔 (4)+[(5)−(6)]×(푘′)
ퟑ D’où le poids volumique des particules solides du KARAOKY est 휸풔 = ퟑퟐ, ퟖퟎ푲푵/풎
VI.6. CLASSIFICATION DU KARAOKY. Les sols sont classés d'après leur nature, leur état et leur comportement.
Paramètres de nature : Ce sont des paramètres intrinsèques ; ils ne varient pas, ou peu, ni dans le temps ni au cours des différentes manipulations que subit le sol au cours de sa mise en œuvre.
Les paramètres de nature considérés dans la classification des sols sont la granularité, l'indice de plasticité et la valeur au bleu de méthylène du sol.
VI.6.1. La granularité :
Le Dmax : Dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol Seuil retenu : 50 mm. Cette valeur permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux (< 50 푚푚), des sols grossiers comportant des éléments bloc cailleux
(> 50 mm).
Karaoky : Constitué de sol fin, car
Dmax < 50 Passant à 80휇푚 > 35%
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 60 -
VI.6.2. L’indice de plasticité Ip: Ce paramètre caractérise l'argilosité des sols. Son interprétation est d'autant plus fiable que la proportion pondérale de la fraction 0/400 µm (fraction servant à l'essai), contenue dans le sol étudié est importante et que l'argilosité de cette fraction est grande.
Karaoky : peu plastique, car
퐼푝 < 12 Casagrande : constitué d’argile minérale de faible plasticité car :
퐼푝 < 12 푒푡 푊퐿 < 30
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 61 -
Tableau 27:Classification des sols GTR
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 62 -
Tableau 28: Tableau de classification LPC
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 63 -
Tableau 29: Classification des sols HRB
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 64 -
VI.6.3. Conclusion D’après les résultats des essais de caractérisation et en utilisant les tableaux de classification GTR, LPC et HRB, on peut donner la classe du Karaoky (tableau 30) Tableau 30: Classification du Sol
CLASSIFICATION DE CLASSIFICATION LPC CLASSIFICATION HRB GTR A1 SA A1
VI.7. ESSAI PROCTOR MODIFIE DU KARAOKY
VI.7.1. Principe : Le poids volumique du sol sec d’échantillons d’un même matériau compactés d’une façon identique, à différentes teneurs en eau, varie et passe par un maximum. La teneur en eau qui correspond au poids volumique maximal du sol sec est appelée teneur en eau optimale (TEO ou Wop)
L’essai consiste à compacter dans un moule normalisé, à l’aide d’une dame normalisée, suivant un processus bien défini, un échantillon du matériau à étudier et à déterminer sa teneur en eau et son poids volumique sec après compactage. L’on répète plusieurs fois de suite l’essai, à teneur en eau croissante, et l’on trace sur un graphique la courbe représentative du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau. Cette courbe présente un maximum dont l’abscisse est la teneur en eau optimale Proctor et l’ordonnée le poids volumique sec optimal Proctor.
En fonction de l’intensité de compactage, l’on distingue :
- L’essai Proctor Normal, - L’essai Proctor Modifié.
VI.7.2. Expression des résultats et interprétations
VI.7.2.1. Pour la Teneur en eau optimale TEO ou Wopt
On calcule le poids du sol sec WS ainsi que le poids d’eau 푊휂de chaque échantillon.
La teneur en eau W (%) de chaque échantillon prélevé est :
푊휂 푊(%) = × 100 푊푠
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 65 -
Les teneurs en eau seront arrondies à la première décimale. On prend pour teneur en eau moyenne de l’éprouvette compactée la moyenne des teneurs en eau des deux prises d’essai prélevées l’une à la base, l’autre sommet du moule.
VI.7.2.2. Calcul du poids volumique sec maximal 후퐝퐦퐚퐱 Par définition, le poids volumique sec 휸풅est égal au rapport du poids sec de l’échantillon contenu dans une certaine quantité de sol au volume de ce même sol.
푊 휸 = 푠 풅 푽
Avec : 푊푠 : poids du sol sec du matériau contenu dans le moule après compactage
푉: Volume du moule
Mais seul le poids humide de l’échantillon est connu : WH
Il existe une relation liant le poids volumique sec au poids volumique humide :
훾 훾 = × 100 푑 100 + 푊(%)
푊 Avec 훾 = 퐻 푊(%) : Teneur en eau précédemment 푉 calculée.
Les poids volumiques apparent et sec s’expriment en KN/m3.
VI.7.2.3. Résultats obtenus par le matériau Karaoky Les résultats de l’essai Proctor sont présentés dans le tableau suivant.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 66 -
Tableau 31: Résultats des essais proctor du Karaoky
POINT N° 1 2 3 4 Tare n° CL Y3 11A 11A Poids de la tare (1) 33,0 32,0 37,0 44,0 Poids matériau humide +tare (2) 346,0 345,0 329,0 341,0 Poids matériau sec+tare (3) 317,0 310,5 292,0 306,0 Poids d'eau (4) = (2)-(3) 29,0 34,5 37,0 35,0 Poids matériau sec (5)= (3) - (1) 284,0 278,5 255,0 262,0
TENEURS EN EAU EN TENEURS Teneur en eau (W)= (4)/ (5) 10,2 12,4 14,5 13,4 Teneur en eau moyen (W) (6) Poids d'eau ajoutée 40 200 360 370 N° Moule P2 - - - Poids du moule (7) 3560 - - - Poids matériau humide + moule (8) 8917 9 166 9 103 9 165 Poids matériau humide (9) = (8) - (7) 5357 5 606 5 543 5 605 Volume du moule (10) 2246,3 - - - Poid volumique humide (11) = (9)/(10) 23,85 24,96 24,67 24,952
POIDS VOLUMIQUE POIDS Poids volumique sec 21,64 22,20 21,55 24,95 (12)=(100×(11))/(100+(6))
Tableau 32: Détermination des Valeur de Wopt et 휸풅풎풂풙 Point 1 2 3 4
훾푑 10,2 12,4 13,4 14,5 W% 21,64 22,20 22 21,55
W OPT=2,22 et ɤdmax=12,2 Figure 18: Courbe de résultat Wopt
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 67 -
VI.8. MESURE DE CBR DU KARAOKY
VI.8.1. Principe Le CBR est un essai de poinçonnement réalisé dans des conditions bien définies sur des échantillons moulés suivant la méthode Proctor avec des énergies et des teneurs en eau déterminées ou sur des échantillons intacts carottés ou bien encore directement en place. L’eau jouant un rôle important sur la capacité portante des sols, le poinçonnement en laboratoire est réalisé soit à la teneur en eau naturelle, soit à une teneur en eau déterminée, après imbibition ou après saturation. Pour juger de l’influence de la compacité, on réalise des moulages ayant la même teneur en eau de compactage mais en utilisant des énergies différentes. L’indice portant CBR est un nombre sans dimension exprimant, en pourcentage, le rapport entre les pressions produisant un enfoncement donné dans le matériau étudié d’une part, et dans un matériau type d’autre partie. La vitesse de poinçonnement est imposée ainsi que le diamètre du piston de poinçonnement.
VI.8.2. Expression des résultats
VI.8.2.1. Calcul des caractéristiques géotechniques La teneur en eau de compactage est déterminée directement après poinçonnement à la partie supérieure de l’éprouvette de part et d’autre de la zone de poinçonnement.
- Détermination du poids volumiques sec 휸풅(KN/m3) - Détermination de l’indice de compacité % IC Δ - Mesures du gonflement absolu Δ et relatif ℎ × 100 ℎ 푛 - Détermination du pourcentage de saturation - Durée de gonflement et de saturation.
VI.8.2.2. Calcul de l’indice portant CBR Pour le matériau de référence (pierres concassées) les pressions de poinçonnement en fonction des différents enfoncements sont les suivantes :
Tableau 33: Enfoncement d'indice portant CBR
Enfoncement Pression mm (10² Kpa) 2,54 70 5,08 105 7,62 134 10,16 160 12,7 180
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 68 -
L’indice portant CBR est par définition le rapport exprimé en % de la pression obtenue sur l’échantillon à la pression obtenue sur le matériau de référence. Pour le calcul on relève sur la courbe tracée les forces qui correspondant à 2,5 et 5,0 mm d’enfoncement du piston, soit f(2,5) et f(5,0). Pour le matériau de référence les contraintes obtenus pour les mêmes enfoncements sont égales respectivement à 70.10² KPa et 105 kg/cm²).
퐸푓푓표푟푡퐹(2,5) Soit I.CBR (%) à 2,5푚푚 = × 100 ; 1351 : section en cm² du piston 1351
퐸푓푓표푟푡퐹(5,0) I.CBR (%) à 5,0 푚푚 = × 100 ; 2026,5 : section en cm² du 2026,5 piston
Tableau 34: résultats d’essai à 0 heure
Tare n° A6 Poids de la tare (1) 27,5
Poids total humide (tare - échantillon)(2) 356 Poids Total 5tare+échantillon sec) (3) 318,5 Poids d'eau (4) = (2)-(3) 37,5 291
COMPACTAGE Poids d'échantillon sec (5)= (3) - (1)
TENEURS EN EAU DE DE EAU EN TENEURS Teneur en eau (W)= (4)/ (5) 12,9 Teneur en eau moyen (W)%
N° Moule 42
Poids du moule (7) 3488 Poids total humide (moule+échantillon) (8) 8818 Poids humide de l'échantillon (9) = (8) - (7) 5330 Volume du moule (10) 2247,8 Poid volumique humide (11) = (9)/(10) 23,71
DES MOULAGES DES Teneur en eau moyen (W) % 12,90 Poids volumique sec 21,00 CARACTERISTIQUES PONDERALES PONDERALES CARACTERISTIQUES (12)=(100×(11))/(100+w) Indice de compacité % I.C= (12)/γd opt 94,60
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 69 -
Tableau 35: résultat d’essai a 96 heures d’immersion
EFFORT D'ENFONCEMENT EFFORT D'ENFONCEMENT
Enfonc 10 Coups 25 Coups 50 Coups Enfonc 10 Coups 25 Coups 50 Coups ements Lectur ements Lectur en mm Lecture Force Lecture Force e Force en mm Lecture Force Lecture Force e Force anneau (kg) anneau (kg) annea (kg) anneau (kg) anneau (kg) anne (kg) u au 0,20 3 3,50 37,0
0,40 5 4,00 40,0
0,60 8 4,50 42,5 0,80 11 5,00 46,0 920 1,00 14 5,50 48,5
1,25 16 6,00 50,5 1,50 19 6,50 53,0
2,00 24,5 7,00 55,0 2,50 29 580 7,50 56,5 3,00 33
80
70
60
50
40
30 F: Effort F: d'enfoncement Kg) (en
20
10
- Enfoncements en mm - 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
Figure 19:Courbe de poinçonnement
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 70 -
Tableau 36: Calcul d'indice portant
Calcul de l'indice portant F en Kilogrammes 10 coups 25 coups 55 coups à 2,5 mm 43 F(2,5)X100/13,51 à 5 mm 45 F(5)X100/20,265
VI.9. RECAPITULATION DES RESULTATS Après l’analyse et indentification du Matériau KARAOKY ; nous avons les constatations suivantes :
L’analyse granulométrique du Karaoky a montré que l’élément est de type Karaoky limoneux Noirâtre avec de 39 % de fine remarqué sur les fuseaux
Les résultats des essais CBR du Karaoky sont :
- A 94,6 à 0 heures sans immersion - A 45 à 4 jours (96 heures) d’immersion
Noter bien qu’à Madagascar le sol de remblai devrait avoir un CBR de 15, le sol de plate forme rencontré une CBR variant de 10 à 20.
VI.10. CONCLUSION Le matériau Karaoky est parmi les meilleurs sols pour la couche de roulement de la route en terre. Malgré la forte densité de pluie sur la région de Fitovinany, il résiste environ 4 à 5 ans dans la classe de trafic T1 selon l’expérience vécu sur la RIP 1101F reliant Manakara –Lokomby – Ankaramalaza. Nous allons donc approfondire ce cas pour que les résultats issus du laboratoire soient pour l’application sur terrain.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 71 -
100
90
80
70
60
50 KAR 40 Passant Passant cumulé[%] FI 30 FS
20 RI
10 RS
0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Module AFNOR
Figure 20: Place de la granulométrie du Karaoky dans les Fuseaux revêtement et Fondation D’après la figure 23, la granularité du Karaoky n’est incluse dans le fuseau de la fondation que dans une très petite partie correspondant aux gros grains. Il faut donc corriger sa granulométrie par ajout d’éléments fins. Toute fois si on l’utilise avec la partie de la route scarifiée qui contient des particules fines, la granulométrie sera automatiquement corrigée.
La courbe granulométrique du karaoky est incluse dans le fuseau de revêtement mais elle se trouve dans la limite supérieure. Il faut aussi la corriger si on veut augmenter son efficacité par l’ajout d’éléments fins.
Ses bonnes caractéristiques géotechniques permettent de compenser ces petites défaillances de la granulométrie.
Ce qui renforce l’affirmation que le Karaoky est bien adapté pour l’utilisation en couche de revêtement des routes en terres.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 72 -
CHAPITRE- VII. EXPERIMENTATIONS SUR LES EMPLOIS DU KARAOKY SUR LA RIP 1101 F RELIANT MANAKARA – LOKOMBY – ANKARAMALAZA.
VII.1. DESCRIPTION DE LA ROUTE D’INTERET PROVINCIALE N° 1101 F RELIANT MANAKARA – LOKOMBY – ANKARAMALAZA
VII.1.1. Densité du trafic La Route d’Intérêt Provinciale N°1101F relie le Chef lieu de région de Vatovavy Fitovinany au centre sacré D’ANKARAMALAZA. Cet axe accueillie plus de 100 véhicules par jour dans la période du Fitokanana de 25 juillet au 02 Aout de chaque année. C’est-à-dire d’une part, la RIP 1101F a une importance morale et spirituelle pour les chrétiens de toute l’ile, et d’’autre part, cette zone est productrice de Banane et du Riz ainsi que des produits de rente comme de letchis, girofle et cannelle, nous pouvons dire que sans aucun repos, cet axe travaille, de jour comme de nuit pendant une longue période de l’année.
Voici le tableau de comptage routier du trafic réalisé par l’équipe de la Direction Régionale des Travaux Publics de Vatovavy Fitovinany pendant la période 09 juin à 07 Aout 2014.
Tableau 37: Comptage routier RIP 1101 F
COMPTAGE ROUTIER DU 12 JUIN - 07 AOUT 2014 Mois 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Total D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V S L M JUIN 12 10 21 59 17 60 10 9 11 21 61 25 65 8 14 23 15 50 10 45 10 11 567 M J V S D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V JUILLET13 40 10 37 7 11 10 14 29 15 38 8 13 10 10 19 8 28 10 11 15 25 45 48 65 45 55 60 75 68 87 929 S D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V S D L M M J V S D L AOUT68 15 98 97 76 65 50 469
JEUDI: Tsena SAKOANA SAMEDI: Tsena LOKOMBY Source : Auteur Pas vraiment au hasard, nous arrivons à choisir cette portion de route en terre, car tous les paramètres exigeants aux réalisations des essais sont tous présentent. En plus nous connaissons véritablement cette portion en tant que premier responsable actuel des Travaux Publics dans la Région.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 73 -
La reconnaissance et les études évolutifs sont exécutés deux fois par an par l’équipe des la DRTP Manakara
Nous citons dans les tableaux ci-dessous les paramètres généraux concernant les études :
RIP 1101F RELIANT Manakara –Lokomby
Ankaramalaza
VII.1.2. Longueur, état et temps moyen de parcours En tenant compte du programme du Ministère central, la DRTP Vatovavy Fitovinany effectuent des suivis des réseaux des routes, les viabilités et leurs situations en générales. Les tableaux ci-dessous montrent les paramètres généraux de ces travaux.
Tableau 38:Longueur, état et temps moyen de parcours
Longueur de la Route
PK début Localité Localité Longueu N°Route de la début de Pk fin fin de la r (km) route la route route
Croiseme LOKOMB RIP 1101 F 0,000 20,800 20,800 nt RNS12 Y PK
Etat de la Route Localité Localité Longueu N°Route PK début Pk fin Etat Justification début fin r PRESENCE RIP 1101 F 0,000 0 9,340 SAKOANA 9,340 Mauvais DE L'EAU STAGNE Presence RIP 1101 F 9,340 SAKOANA 20,800 LOKOMBY 11,460 Mauvais de mauvais sol
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 74 -
Longueur de la Route
PK début Localité Localité Longueur N°Route de la début de la Pk fin fin de la (km) route route route Croisement RIP 1101 F 0,000 RNS12 PK 20,800 LOKOMBY 20,800 119+100
VII.1.3. Ouvrages de franchissement, largeur et praticabilité Les tableaux suivants montrent les caractéristiques généraux des ponts situés sur la RIP 1101F et la praticabilité de la route insi que la sécurisation des usagers sont assurés par une autres équipe de service Tableau 39: Ponts et leur praticabilité
Ponts
Nombre de Etat N°Route PK entrée pont Longueur [m] largeur [m] Type de pont Nom voies fonctionnel PONT RIP 1101 F 4,200 8,000 3,000 1 PSD MAUVAIS ANKEPAKA PONT 0 9,310 12,000 3,000 1 PSD MAUVAIS SAKOANA PONT 0 15,800 11,000 3,000 1 PSD MAUVAIS FANDOVA
Largeur circulable
Largeur N°Route PK début Localité début Pk fin Localité fin Longueur circulable [m] RIP 1101 F 0,000 0 4,200 ANKEPAKA 4,200 4 RIP 1101 F 4,200 ANKEPAKA 20,800 LOKOMBY 16,600 3
Praticabilités Période N°Route PK début Localité début Pk fin Localité fin Longueur Type véhicule Xmois/12 0 0,000 0 20,800 LOKOMBY 20,800 12 TTV
VII.2. PRINCIPE D’EXECUTION ET COUT MOYEN KILOMETRIQUE DES TRAVAUX SUR RIP 1101F
VII.2.1. Réprofilage avec compactage/arrosage Ces travaux rémunèrent en KILOMÈTRE (km).L’intervention pour le Réprofilage d'une chaussée non revêtue présentant des dégradations marquées (nid-de-poule supérieurs à 50 par km, ou ornières, ravinements supérieurs à 10 cm, ou route en creux avec pentes transversales négatives),se fera par remaniement des matériaux de la couche de roulement et par remise en toit à 4 ou 5% du profil en travers.
Ils comprennent :
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 75 -
La mobilisation d'une niveleuse, d'une arroseuse, d'un compacteur à pneus de 15 tonnes et du personnel de conduite et maintenance qualifiés, Les frais d'approche sur la section à traiter quelle que soit la distance, Les consommables, L’arrosage et le compactage des matériaux travaillés par la niveleuse, L’approvisionnement en eau autant que de besoin et sur toute distance, Le traitement de toute la largeur de la plate-forme, en plusieurs passes, L’ouverture ou la réouverture à l'engin, des fossés latéraux et des exutoires,
Il ne comprend pas l'apport de matériaux sélectionnés pour renforcer ponctuellement les zones ornières ou affaissées dues à des causes structurelles.
Il s'applique par intervention, à la longueur de la section traitée mesurée dans l'axe, et aux quantités résultant de constats contradictoires.
VII.2.2. Rechargement de la chaussée en matériaux Karaoky Ce travail rémunère en MÈTRE CUBE (m3). Il consiste le rechargement généralisé ou ponctuel d'une chaussée au moyen de matériaux sélectionnés type "fondation".
Il comprend :
La recherche, l’extraction et la sélection des matériaux nécessaires, Le chargement, le transport sur toute distance et le déchargement, La remise au profil de la plateforme, Le régalage et réglage selon les épaisseurs et les profils en travers types applicables, L’arrosage et le compactage énergique, Le rétablissement des fossés latéraux si nécessaires, Toutes sujétions liées à une exécution sous trafic.
Il s’applique au mètre cube de matériaux mis en place, après compactage, quelles que soient l'étendue et l'épaisseur de la couche. Les quantités à prendre en compte seront celles résultant de constats contradictoires.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 76 -
VII.3. LES SOUS DETAILS DES PRIX DES TRAVAUX
Tableau 40: Sous détail des prix de Réprofilage
K 1 = 1,30
Quantité à Rendement Durée de la Désignation Unité réaliser Journalier R tâche (jours) REPROFILAGE AVEC km 1 1 1 COMPACTAGE/ARROSAGE Unité ou Quantité Prix unitaire Composante du prix Nombre Total jour totale sec Personnel chef d'équipe 1 1,00 1,00 12 000 12 000 Conducteur d'engin 3 1,00 3,00 10 000 30 000 Manœuvre 20 1,00 20,00 5 000 100 000
Total partiel 142 000 Matériel Niveleuse 1 1 1,00 1 400 000 1 400 000 Arroseure 1 1 1,00 800 000 800 000 compacteur 1 1 1,00 1 000 000 1 000 000
Total partiel 3 200 000 Matériaux eau 10 000 1 10 000,00 100 1 000 000
Total partiel 1 000 000 Outillage Brouette 5 1 5,00 2 500 12 500 Angady 15 1 15,00 1 500 22 500
Total partiel 35 000 Total des déboursés sec = "D" 4 377 000
Prix de vente à l'Unité = ("D" x "K1") / "R" = 5 690 100 AR
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 77 -
Tableau 41: Sous détail des prix en rechargement
K 1 = 1,30
Quantité à Rendement Durée de la Désignation Unité réaliser Journalier R tâche (jours) RECHARGEMENT DE LA m3 525 255 2 CHAUSSEE EN MATERIAUX KARAOKYComposante du Unité ou Quantité Prix unitaire Nombre Total prix jour totale sec Personnel chef d'équipe 2 1,00 2,00 12 000 24 000 Conducteur d'engin 4 1,00 4,00 10 000 40 000 Chaffeur 3 1,00 3,00 8 000 24 000 Ouvriers Spécialisé 5 1,00 5,00 8 000 40 000 Manœuvre 10 1,00 10,00 5 000 50 000 Total partiel 178 000 Matériel Tracto-pelle 1 1 1,00 1 200 000 1 200 000 Camion Benne 1 1 1,00 250 000 250 000 Bille 1 1 1,00 1 400 000 1 400 000 Compacteur 1 1 1,00 1 000 000 1 000 000 arrosseur 1 1 1,00 800 000 800 000
Total partiel 4 650 000
Matériaux KARAOKY 525 1 525,00 2 000 1 050 000 Eau 10 000 1 2 000,00 100 200 000
Total partiel 1 250 000 Outillage Brouette 5 1 5,00 2 500 12 500 Angady 15 1 15,00 1 500 22 500
0,00 0,00 Total partiel 35 000 Total des déboursés sec = "D" 6 113 000
Prix de vente à l'Unité = ("D" x "K1") / "R" = 31 164 AR
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 78 -
RIP 1101 F 1 MOIS AVANT LA REHABILITATION
€€€€
RIP 1101 F 1 MOIS AVANT LA REHABILITATION
RIP 1101 F 24 MOIS APRES LA REHABILITATION
RIP 1101 F 24 MOIS APRES LA REHABILITATION
Photo9 : Etat de RIP 1101F avant et après la réhabilitation
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 79 -
VII.4. RECAPITULATION DE COUT MOYEN PAR KILOMETRE DES TRAVAUX DE REHABILITATION CAS DE RIP 1101 F : Manakara- Lokomby – Ankaramalaza (tableau 40)
Tableau 42: Cout par Kilométre de la réhabilitation
PRIX SOUS TRAVAUX A EXECUTE UNITE QTE UNITAIRE TOTAL OBSERVATION (AR) (AR) Réprofilage avec KM 1 5 690 100 5 690 100 compactage/arrosage Long : 1000 ml Rechargement de la Larg : 3,50 m 16 361 chaussée en matériaux m3 525 31 164 ép : 0,15 m 264 KARAOKY RECAPITULATION Ar 22 051 361 Source : Auteur
VII.5. RESULTATS : Le cout de réhabilitation de 1Km d’une Route en Terre dans la Région Fitovinany est estimé à VINGT DEUX MILLION CINQUANTE UN MILLE TROIS CENT SOIXANTE UN ARIARY (Ar 22 051 361) environ. Par les expériences vécus sur plusieurs endroits dans la région Vatovavy Fitovinany, après la réhabilitation la durée de vie d’une route est estimée de 4 à 5ans en fonction de leur dépendance et de leur système d’assainissement.
VII.6. CONCLUSION Nous avons trouvé d’après l’expérience vécue sur chantier de la RIP 1101F que, la réhabilitation des routes en terre reste couteuse par rapport à la durée de vie.
Voici un tableau qui récapitule le cout par rapport à la durée de vie d’une route en terre.
Tableau 43: Cout et durabilité de route en Karaoky
94 sans immersion et 45 à 4 jours CBR du KARAOKY d’immersion Cout kilométrique d’une réhabilitation Environ 22 051 361 d’Ariary durée de vie 4 à 5 ans
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 80 -
La DRTP Vatovavy Fitovinany a évalué le rapport cout et durée de vie dans la région :
Cout Cout = réhabilitation ANNUEL durée de vie
22 051 361 On a donc trouvéCout = = 4 900 302 Ar par An/kilomètre ANNUEL 4,5
Dans la zone de Manakara et Vohipeno, nous avons évalué à plus de 175 jours pluvieux durant toute l’année ; alors que la présence de l’eau sur la chaussée implique leur dégradation rapide.
Nous avons donc été obligés de chercher une solution pour améliorer le plus possible la couche de chaussée pour qu’elle soit :
1. Imperméable, 2. résistant (CBR sans diminution) 3. Et d’un cout de réhabilitation annuel faible par rapport à la durée de vie.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 81 -
CHAPITRE- VIII. AMELIORATION DU MATERIAU KARAOKY PAR LE STABILISANT TERRASIL
VIII.1. DESCRIPTION DU PRODUIT TERRASIL Le Terrasil est un produit chimique non lessivable et sécurisé et peut être utilisé avec tous les types de sols et leurs rend imperméable.
Terrasil est soluble dans l’eau, facile à appliquer, un organo-silane à base de nanotechnologie. Il s’agit de modificateur du sol avec réactif stable à la chaleur et en ultraviolet pour stabiliser et imperméabiliser la plateforme du sol. Il s’agit d’une technologie écologique permettant l’utilisation minimale des granulats.
Le produit réagit de façon permettant à la surface du sol, transforme chimiquement les groupes silanol résistants à l’eau en surfaces d’alkyl siloxane résistants à l’eau avec température ambiante.
VIII.2. AVANTAGES L’EMPLOI DU TERRASIL
VIII.2.1. Réduction de l’expansion Le sol hydraté développe horizontalement et verticalement en créant la pression de gonflement dans les bases du sol grâce à l’absorption d’eau, provoquant une ondulation et peut aussi conduire à la fissuration des couches bitumineuses supérieures.
Ce tableau ci-dessous montre le test indicatif du Terrasil
Tableau 44: Test indicatif du Terrasil
Echantillon CBR 5.0 mm % Absorption d’eau Expansion du Sol
Contrôle (Terrasil) 10.50 3.5 1.83
Terrasil +Ciment 57.10 0.8 0.08
Terrasil réduit l’expansion de 90% avec un dosage de 0,5 à 1 kg par m3 pour les sols avec indice de plasticité de 5 à 40. L’ajout de ciment de 1% constitue un atout supplémentaire.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 82 -
VIII.2.2. Imperméabilisation La solution Terrasil (1 :300 dilution avec l’eau) appliqué à 3l/m² peut imperméabiliser jusqu’à 10 mm de profondeur du sol et réduire la perméabilité jusqu’à 10 – 8 cm/seconde. L’eau peut prendre au moins 100 jours pour traverser cette barrière.
Maintenir la respirabilité de la chaussée en créant une barrière unidirectionnelle.
La plate-forme du sol reste sèche avec le traitement Terrasil tout au long de la saison des pluies due à la réduction d’infiltration d’eau à 99,5%.
VIII.2.3. Amélioration de compactage Terrasil stabilise tout type de sols pour améliorer sa résistance. Si elle est utilisée avec 1% de ciment, on peut améliorer le CBR supérieur ou égale à 100%.
Densité Proctor de 99 – 102 est constatée au cours des essais sur le terrain.
La protection de l’effet négatif de la charge et de lubrifiant de chaines d’alkyl aide le sol à mieux tasser même avec la variabilité de la teneur en eau optimale à proximité de la plage optimale.
Maintient le CBR sec en saison des pluies.
VIII.3. UTILISATION Le dosage de Terrasil est entre 0,5 à 1 kg/m3 du sol, fondé sur des particules fines du sol et la teneur en argile. Un dosage plus élevé pour un pourcentage plus élevé de particules fines et argiles.
Le pourcentage de l’eau pour la dilution de Terrasil est en fonction du Taux d’humidité optimal moins la teneur en eau in-situ plus 2%.
La solution Terrasil est répandue sur la partie supérieure de la couche traitée compactée.
VIII.3.1. Application Routes pavées – Chaussées en béton et en bitume.
Routes non-revêtues – Pistes rurales, carrières, mines, Sites de déchets et gisement
Sites de décharges et chantiers de construction, étangs, canaux, digues
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 83 -
VIII.3.2. Analyse au laboratoire du matériau karaoky avec terrasil Pour la Stabilisation, le dosage de Terrasil entre 0,5 à 1kg/m3 du sol, selon la fiche technique montre que
- Plus le pourcentage des éléments fins est élevé ; plus le dosage est maximum (1kg/m3) - Plus le pourcentage des éléments fins est moins élevé ; le dosage en Terrasil est minimum (0,5kg/m3).
Pour l’imperméabilité, le dosage en Terrasil est de 1l pour 300l dilution avec l’eau et applique à 3l/m².
VIII.3.2.1. Les paramètres mises en jeux D’après les résultats des essais de laboratoire du KARAOKY : on trouve que
- 39 % sont fines.
- Wop % : 12,2% 3 - 훾푑푚푎푥: 22,2 퐾푁/푚
- IC:94, 6 - I CBR : 45 ; après 4 Jours d’immersion
En général ; ce CBR à 4 jours d’immersion est assez important par rapport, donc on a choisi de renforcer l’imperméabilité de ce Karaoky avec le Terrasil ainsi que maintenir la compacité et leur portance surtout à la saison de pluie.
VIII.3.2.2. Choix de dosage correspondant Tableau 45: Dosage en Terrasil de l'eau d'arrosage
EAU TERRASIL 300L 1L Tableau 46: Dosage en solution du Terrasil du KARAOKY
UNITE KARAOKY EAU+ TARRASIL m2 1 3L m3 0.15 3L Chaussée e=0,15m m3 1 20L Chaussée e=0,15m
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 84 -
VIII.4. EXECUTION IN SITU
VIII.4.1. Vérification de la qualité d’eau avant l’application sur terrain Ajouter 10 g de Terrasil au 1 l d’eau dans un bécher propre sous agitation manuelle.
Agiter continuellement durant 2 – 5 minutes jusqu'à ce que Terrasil se dissout pour obtenir une solution claire et transparente. Une solution blanchâtre indique la mauvaise qualité de l’eau. Utiliser un échantillon frais et vérifier encore une fois.
VIII.4.2. Préparation de la solution Commencer par remplir le réservoir d’eau avec de l’eau. Quand on remplit le réservoir, pour éviter l’aspersion et la mousse d’eau, diriger l’extrémité du tuyau de remplissage Remplir le réservoir d’eau à 25% de sa capacité.
Photo10: Mélange progressif d'une solution de Terrasil
Ajouter de l’eau et le Terrasil simultanément jusqu'à ce que le réservoir d’eau soit rempli à 75% de sa capacité. Remplir l’équilibre de 25% d’eau pour remplir le réservoir d’eau afin d’assurer un mélange complète.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 85 -
Le taux de viscosité de Terrasil peut augmenter à basse température entrainant une difficulté lors de l’écoulement. Ainsi, avant d’ajouter le Terrasil, assurer que la température est entre 15 – 20 °C pour qu’il soit facilement écoulé.
VIII.4.3. Imperméabilité multicouche de la plate-forme et stabilisation du sol pour remplacer la couche de fondation
VIII.4.3.1. Dilution et détermination du taux de repandage pour imperméabilité multicouche. Il faut compacter le sol pour atteindre un minimum de 95% de densité Proctor Préparer quatre parcelles de 1m X 1m sur le sol compacté. Préparer quatre différentes solutions Terrasil solutions (dans 6 litres d’eau) avec ratios de 1:300, 1:400, 1:500 and 1:600. Répandre chaque solution sur chaque parcelle séparée Spray jusqu'à la saturation et enregistrer la quantité de la solution consumée pour saturation complète. Laisser les parcelles complètement sèches et vérifier l’effet perlant pendant 20 minutes ou plus. Identifie les parcelles qui répondent aux critères. Exploiter la surface de ces parcelles jusqu'à 5 mm de profondeur. Vérifier encore une fois l’imperméabilité sur chaque surface exploitée. L’effet perlant sur la surface exploitée devrait être gardé pendant 20 minutes ou plus. Identifier les parcelles qui répondent aux critères mentionnés Les ratios de dilution correspondant à ces parcelles sont appropriés à notre application. Sélectionner le ratio de dilution utilisée basé sur les besoins économiques et techniques.
VIII.4.3.2. Méthode d’application de l’imperméabilité multicouche
VIII.4.3.2.1. Principe Compacter le fond du sol sur terrain pour atteindre un minimum de 95% de densité. Le ratio de dilution et le taux de répandage de la solution par m2est maintenant connu. Préparer ainsi la solution et faire le répandage comme suit: Premier répandage – 65% de la quantité totale Second répandage – 35% de la quantité totale.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 86 -
Faire sécher pendant 1 à 3 heures entre les deux répandages.
Photo11: Répandage de la solution de Terrasil
Le premier répandage assure le 90- 95% d imperméabilité et le second assurera une membrane poreuse imperméable avec 100% de saturation et imperméabilité des microfissures sur le fond de la couche de fondation.
VIII.4.3.2.2. Test des résultats obtenus Il faut faire un test de gouttes d’eau pour assurer l’imperméabilité
Photo12:Confirmation de l’imperméabilité
Maintenir le sol meuble sur la surface de fond traité et le compacter-le avec un minimum de 95% de densité proctor.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 87 -
Photo13: Etalage et compactage par couche
Répéter les étapes ci dessus pour chaque couche de sol additionnelle. Quoique les couches de sol imperméables mentionnées ci-dessus, assurent que la solution Terrasil est aussi répandue sur les cotes, une cage des couches de sol imperméables est formée comme illustrée sur le diagramme.
VIII.4.3.3. Résultat des essais de karaoky avec Terrasil Les résultats montrant le poinçonnement en fonction des enfoncements sont donnés dans les tableaux suivants : Tableau 47: Résultats d’essai a 96 heures d’immersion
EFFORT D'ENFONCEMENT EFFORT D'ENFONCEMENT
Enfonc 10 Coups 25 Coups 50 Coups Enfonc 10 Coups 25 Coups 50 Coups Lectur Lectur ements ements en mm Lecture Force Lecture Force e Force en mm Lecture Force Lecture Force e Force anneau (kg) anneau (kg) annea (kg) anneau (kg) anneau (kg) annea (kg) u u 0,20 3 6,15 3,50 37 79,55 0,40 5 10,25 4,00 40 86 0,60 8 16,4 4,50 43 91,375
0,80 11 22,55 5,00 46 ###### 98,9 1978 1,00 14 28,7 5,50 49 104,28 1,25 16 32,8 6,00 51 108,58
1,50 19 38,95 6,50 53 113,95 2,00 24,5 580 50,225 7,00 55,0 118,25 2,50 29 59,45 1 189 7,50 57 121,48
3,00 33 67,65
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 88 -
140
120
100
80
60
40 F: Effort Effort F: d'enfoncementen kg 20
0 0 1 2 3 4 5 6 Enfocements7 en mm8
Figure 21:Courbe de poinçonnement du karaoky+terrasil Si l’on compare les forces d’enfoncement de l’essai du karaoky à ceux de l’essai de karaoky + Terrasil, on constate une augmentation de force à 100%.
Tableau 48:Résultat de CBR à 96 heures d'immersion
Calcul de l'indice portant à 4 jours avec Terrasil F en Kilogrammes 10 coups 25 coups 55 coups
à 2,5 mm F(2,5) X100/1351 88
à 5 mm F(5) X100/2026,5 98
VIII.4.3.4. Interprétation des résultats Les résultats obtenus ci-dessus sont comparable par rapport à l’état naturel du Karaoky, autres que l’indice de plasticité, on trouve qu’après 96 heures d’immersion l’indice CBR reste constante et même il obtient presque 103%.
Ainsi ; la valeur du CBR de 98 avec le Terrasil ne cesse de s’augmenter par rapport au temps jusqu’à 54 à 100 jours.
Nous constatons donc l’efficacité de ce produit à la matière d’une stabilisation et de l’imperméabilisation.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 89 -
Tableau 49: Karaoky Traité en différent dosede Terrasil:
KARAOKY dosé de la solution du KARAOKY à l’état naturel Terrasil à 20L/m3 Avec Avec immersion de 4 Sans Sans immersio jours ETAT immersio immersion n de 4 n jours F en 25 coups 25 coups 25 coups 25 coups Kilogrammes à 2,5 mm F(2,5) 95 43 95 88 X100/1351
à 5 mm F(5) 95 95 X100/2026,5 45 98
100
KARAOKY + TERRASIL 90
80
70 CBR KARAOKY Naturel 60
50
40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Temps d’immersion en heure
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 90 -
Figure 22: évolution comparative du karaoky avec Terrasil
Nous souhaitons à perspective les efficacités de ce produit aux autres paramètres physico-chimiques et mécanique du Matériaux KARAOKY liées aux améliorations en tant que hydrophobe et résistant.
VIII.5. RECOMMANDATIONS
VIII.5.1. Stabilisation du sol résistant à l’eau pour remplacer la couche de fondation granulaire
VIII.5.1.1. Dosage de Terrasil et Zycobond par m3 du sol
Tableau 50 Dosage possible en Terrasil par type de sol selon leur CBR:
No. CBR du sol original Terrasil Par m3 du sol (kg) Zycobond par m3 de sol (kg)
1 30 & plus 0.35 0.175 2 10 – 30 0.35-0.5 0.175 – 0.25 3 2 – 10 0.5-1.0 0.25 – 0.5
VIII.5.1.2. Calcul de l’eau pour préparer la solution Terrasil pour 1 m3 du sol o La quantité de l’eau est donnée L’eau nécessaire en litre/m3 du sol (E) = % Teneur en eau optimale (TEA) - % taux d’humidité du sol + 2% x densités du sol (kg/m3) /100
La concentration de Terrasil dans la solution ne devrait pas dépassée 1%. Par conséquent, si la concentration de Terrasil dans la solution dépasse 1%, augmenter la quantité d’eau pour le faire 1% minimum. Scarifier le sol et le faire sécher jusqu’à ce qu’on atteigne la valeur d’humidité du sol voulue. Exemple: Si la TEO est 10%, le taux d’humidité du sol in-situ est 4% et la densité du sol est 1800 kg/m3 et la quantité de l’eau nécessaire par m3 sera : E= (10% - 4% + 2%) x 1800/100 = 144 litre /m3 La quantité d’eau par m3 du sol, susmentionnée est purement fonction de la TEO, l’humidité sur terrain et la densité du sol. Elle ne dépend pas du dosage recommandé
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 91 -
VIII.5.2. Calcul de la solution Terrasil mélangée avec Zycobondpour le premier et deuxième répandage et la quantité du ciment. Le Terrasil aussi peut accompagner avec d’autres produits, par conséquent, il améliore évidement la qualité des travaux. Nous trouvons dans ce tableau ci-dessous les différentes solutions Tableau 51: Solution et différentes utilisations
Taux de répandage Application Taux de répandage /Quantité par m2 /Quantité par m2 Taux de répandage (TR1) en litre par m2 = 65% de la solution x épaisseur Premier répandage de la couche du sol en mètre 65% du spray total de la solution Par exemple, par m2 du sol à Terrasil melangee Si l’épaisseur de la couche du sol est traiter avec Zycobond 20 cm, TR1 = 65% de 144 litres x 0,2 m = 18,72 litres/m2 Taux de répandage (TR 2) en litre par m2 = 35% de la solution x épaisseur Deuxième de la couche du sol en mètre répandage de la 35% du spray total Par exemple, solution par m2 du sol à Si l’épaisseur de la couche du sol est Terrasil melangee traiter 20 cm, avec Zycobond TR2 = 35% de 144 litres x 0,2 m = 10,72 litres/m2 TRC = 18 x épaisseurs de la couche du sol en mètre Ciment 18 kg /m3 du sol Cas d’exemple ci-dessus, TRC = 18 kg/m3 x 0,2 m = 3,6 kg/m2
VIII.6. Applications
VIII.6.1. Préparations Trouver la TEO, la densité de séchage maximale (DSM) et California Bearing Ratio (CBR) du sol. Sélectionner le dosage de Terrasil de la section VIII.3.2.2, calculer la quantité totale d’eau et préparer la solution Terrasil mélangée avec Zycobond. Excaver and répandre le sol sur la zone d’excavation Pulvériser le sol meuble posé pour le rendre plus fine Si la différence de TEO et la teneur en humidité existante du sol est < 4%, rouvrir le sol; et laisse le sécher avant le début de travaux.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 92 -
VIII.6.2. Application de repandage de la solution Terrasil
Il faut mélangéla solution de Terrasil avec Zycobond sur le sol fin et scarifier pour assurer un mélange approprié Appliquer le deuxième épandage de la solution Terrasil mélangée avec Zycobond et scarifié encore une fois pour assurer un mélange approprié Remplir le sol traité dans le camion benne et le transférer sur le site. Répandre le sol traité sur le site
Photo14: Répandage de sol traité
Immédiatement, épandre et mélanger uniformément le ciment sur le sol mouillé et compacter le sol pendant 1-2 heures.
Photo15: Scarification du sol avec ciment
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 93 -
Photo16: Compactage et le sol compacté
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 94 -
CHAPITRE- IX. RENTABILITE ET LES AVANTAGES DE L’EMPLOI DU TERRASIL
IX.1. GENERALITE L’imperméabilité de la route en terre assure que la plateforme ne subi aucun déformation car l’eau n’arrive plus à la profondeur.
La respirabilité de la route en terre indique que le corps de chaussée est souple et peut résister à la flexion sans aucun perte physique et matériau.
La plate-forme du sol reste sèche parmi les avantages en tant que hydrophobe de ce produit Terrasil.
En saison de pluies le CBR reste constant. On trouve que la région Vatovavy fitovinany est pluvieuse, ca fait partie d’un avantage que les couches de chausse ont de CBR constants pendant ce période.
IX.2. COUT MOYEN PAR KILOMETRE DES TRAVAUX DE REHABILITATION AVEC LE TERRASIL CAS DE RIP 1101 F : Manakara-Lokomby – Ankaramalaza On estime dans les tableaux ci-dessous le cout moyen de réhabilitation d’un Kilomètre traité avec le stabilisant Terrasil Le prix du litre est en Dollars, il faut convertie en ariary (tableau ci-dessous)
Tableau 52: Prix unitaire du produit Terrasil
UNITE QTE PU en dollars Taux Prix en Ar 1 Dollars = Kg 1 12 30 000 2500 Ar Décembre 2014 Après, voici le cout du dosage de 1m3 de Karaoky (tableau ci-dessous)
Tableau 53:Dosage moyen en terrasil
DOSAGE EN Prix unitaire QTE KARAOKY RAPPORT TERRASSIL en Ar
1 kg 1 m3 1 kg/m3 30 000 Ar/m3
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 95 -
Après avoir trouvé le prix unitaire de1 m3 du Karaoky, traité par le Terrasil, nous trouvons suivant le cout estimatif de 1km traité avec le terrasil
Tableau 54:Cout moyen des travaux de réhabilitation avec Terrasil
PRIX SOUS TRAVAUX A EXECUTES UNITE QTE OBSERVATION UNITAIRE TOTAL Réprofilage avec km 1 5 690 100 5 690 100 compactage/arrosage Long : 1000 ml Rechargement de la Larg : 3,50 m chaussée en matériaux m3 525 31 164 16 361 264 ép : 0,15 m KARAOKY Dosage en Terrasil kg 525 30 000 15 750 000
RECAPITULATION Ar 37 801 364
IX.3. RESULTATS : Le coût de réhabilitation d’une Route en Terre avec Terrasil dans la Région Fitovinany est estimé à TRENTE SEPT MILLIONS HUIT CENT UN MILLE TROIS CENT SOIXANTE QUATRE ARIARY (Ar 37 801 364) environ.
Approximativement, Après la réhabilitation avec le Terrasil, la durée de vie d’une route est estimée de 15 à 20 ans en fonction de leur dépendance et de leur système d’assainissement.
IX.4. CONCLUSION Tableau 55: Cout et Durée de vie
94 sans immersion et 98 à 4 jours CBR du KARAOKY d’immersion Cout kilométrique d’une réhabilitation Environ 37 801 364 d’Ariary durée de vie 15 à 20 ans
On calcul le coût annuel de la réhabilitation est :
퐶표푢푡 퐶표푢푡 = 푟éℎ푎푏𝑖푙𝑖푡푎푡𝑖표푛 퐴푁푁푈퐸퐿 푑푢푟é푒푑푒푣푖푒
ퟑퟕ ퟖퟎퟏ ퟑퟔퟒ On a donc trouve 퐶표푢푡 = = 2 160 078 퐴푟푝푎푟퐴푛/푘푖푙표푚è푡푟푒 퐴푁푁푈퐸퐿 17,5
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 96 -
IX.5. COMPARAISON DES RESULTATS OBTENUS Nous arrivons afin de comparer les résultats obtenus par l’emploi de produit Terrasil dans le cadre de l’entretien et la réhabilitation des routes en terre dans la région Vatovavy Fitovinany.
Voici la comparaison numérique par rapport à la durabilité d’une chassée :
Tableau 56:Tableau de comparaison de rentabilité
Désignation KARAOKY KARAOKY + TERRASIL
CBR à 4 jours d’immersion 45 98
Cout kilométrique d’une Ar 22 051 361 Ar 37 801 364 réhabilitation durée de vie 4 à 5 ans 15 à 20 ans
Cout annuel Ar 4 900 902 Ar 2 160 078
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 97 -
CONCLUSION GENERALE
Notre recherche à implique directement aux emplois du matériau KARAOKY pour le couche de roulement de route en terre dans la région Vatovavy Fitovinany.
Maintenant nous confirmons que le Karaoky est parmi le meilleur MS ou Matériaux Sélectionnés utilisé pour la couche de roulement des routes en terre.
Malgré sa chute à l’ordre de 50% leur CBR après 4 jours d’immersion, on a des résultats pertinents parce que :
A l’état 0 h : I CBR : 95
A 4 jours d’immersion ; I CBR : 45
Or que la norme nationale plafonne environ de CBR = 30, donc avec cet écart de 15 nous espérons beaucoup de chose à l’avenir de recherche pour ce matériau KARAOKY.
Ensuite, cette recherche continue à améliorer l’imperméabilité de ce matériau en utilisant des agents chimiques Terrasil. Nous travaillons au Laboratoire pendant une longue période pour déterminer l’efficacité de ce produit. Enfin de passé plusieurs mois au LNTPB, nous trouvons les résultats abordable parce qu’il arrive à réduire les vides dans notre sol et de maintenir l’indice CBR à 100% même en plus.
Après, nous descendons sur Terrain pour voir ce qui se passe pendant la période de pluie, on test le karaoky à l’état naturel et après avec de mélange en solution de Terrasil de 1kg/m3.
Avec un contrainte de temps nous n’arrivons plus faire de plusieurs scenario, mais quand même, le seul planche d’essai dans la route RIP 1101F reliant Manakara à Ankaramalaza peut interpréter que l’espoir se lève pour les routes en terre de la région Vatovavy Fitovinany.
Je tiens aussi à confirmer que cette recherche nécessite d’une continuation en terme de la dégradation structurale de route en terre dans cette zone face aux incontrôlables des intempéries.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 98 -
Finalement, la rentabilité de la stabilisation avec ce produit est assez importante pour l’investissement dans notre région et ça peut gagner un avantage de deux fois de plus qu’à l’état naturel.
Mémoire DEA en Science des Matériaux Page - 99 -
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1.] GUIDE PRATIQUE DE DIMENSIONNEMENT DES CHASSEES POUR LES PAYS TROPICAUX,
[2.]Dossier d’Appel d’Offres pour l’entretien courant Convention Programme N°14 du FER,
[3.]Manuel d’entretien routier pour CTD,
[4.]PTA : Plan du Travail Annuel de la DRTP MANAKARA
[5.]ANDRIAMAMONJISOA Solofo Nirina, « Recherche de matériau et choix des moyens de mise en œuvre pour la résolution des problèmes géotechniques rn 44, pk 74+500 au pk 88+000, dans la plaine de MANGORO ANKAY ; » Mémoire de DEA en Science de la Terre ; Option : Géotechnique
[6.]OFFICE NATIONALE DE L’ENVIRONNEMENT : PROFIL ENVIRONNEMENTAL DE LA REGION VATOVAVY FITOVINANY Octobre 2006
[7.]Plan Régional du Développement de la Région VATOVAVY FITOVINANY
[8.]RAKOTOHERIROA Frédéric Faly Tiana METHODOLOGIE DE RECONNAISSANCE DES GISEMENTS EN CONSTRUCTION ROUTIERE ; Cas concret : GITE DE QUARTZITE D’AMBOHIMANAMBOLA ; Mémoire d’Ingéniorat en Géologie
[9.]RAKOTOMALALA Zolimboahangy
CONTRIBUTION A L’ETUDE DE PROPRIETES CHIMIQUES, PHYSIQUES ET MECANIQUES DES TERRES ROUGES EN VUE D’OPTIMISER LA DURABILITE DES ROUTES EN TERRE ; Mémoire de DEA en Science des Matériaux
[10.] RANDRIANANDRASANA Andriniaina Paulin
APPORT DE LA GEOTECHNIQUE A L’ETUDE DES REMBLAIS ROUTIER A VOHIPENO. Mémoire de Maîtrise des Sciences et Techniques en Géophysique Appliquée
[11.] RATSIMBAZAFY Christian Pierre
ESSAI DE STABILISATION DES ROUTES EN TERRE PAR EMULSION BITUME/FECULE Mémoire d’Ingéniorat en Génie Chimique
[12.] RAZAFIMAHATRATRA Francis Andriamampionona
ETUDES DE STABILISATION DE SOL ; CAS DE LA RN 35 (MAHABO MORONDAVA). Mémoire d’Ingéniorat en BTP
[13.] MAGNAN
Classification géotechnique des Sols
[14.] CAQUOT et KERISEL
Traité de mécanique des Sols
[15.] LCPC - SETRA
Réalisation des remblais et des couches de forme. Guide Technique
ANNEXES
ANNEXE -1 : Analyse granulométrique
ANNEXE
ANNEXE
ANNEXE 2 -: Limites d’Atterberg
ANNEXE
ANNEXE 3 -: Poids volumique des particules solide
ANNEXE
ANNEXE 4 -: Essai Proctor
ANNEXE
ANNEXE
ANNEXE 5 -: INDICE PORTANT CBR
ANNEXE
ANNEXE
Nom et Prénoms : RAMANANARIVO Michaël Rodriguez Titre : ETUDE DE VALORISATION DU KARAOKY PAR DES AGENTS HYDROPHOBE EN VUE D’AUGMENTER LA DUREE DE VIE DES ROUTES EN TERRE DANS LA ZONZ PLUIVIEUSE « CAS DE LA REGION FITOVINANY »AXE : RIP 1101 F : RNS 12 PK 119+100 – LOKOMBY – ANKARAMALAZA Nombre de pages : 99 Nombre de tableau : 56 Nombre de figures : 26 Nombre de photos : 16 Nombre de carte : 04 Nombre d’annexes : 05
RESUME Dans la région VATOVAVY FITOVINANY, la majorité des assises des chaussées sont en matériaux Karaoky. Ce matériau, présente presque partout dans cette zone d’étude. Au regard du trafic élevé et l’intempérie dans cette région, son utilisation en construction routière à l’état naturel présente de fois de faible portance causant la dégradation rapide des assises. L’étude menée dans le cadre de notre mémoire concerne des échantillons de matériaux Karaoky prélevé sur des gîtes et stabilisé au Terrasil à des différents pourcentages pour atteindre la portance répondant aux spécifications techniques. Des essais de laboratoire ont préalablement été réalisés sur ces matériaux à l’état naturel. Il s’agit de l’analyse granulométrique, les limites d’Atterberg, l’essai Proctor Modifié et l’essai CBR. Ces essais ont permis de conclure que ce matériau peut être utilisé en couche de roulement à l’état naturel car son indice CBR égal 45 à 95% de l’Optimum Proctor Modifié (OPM), mais ils nécessitent des petites corrections. Nous concluons après cette étude que l’amélioration du Karaoky au Terrasil rend la couche de roulement de la chaussé en terre imperméable, réduit l’expansion et stabilise presque tout type du sol pour améliorer sa portance.
Mots clés : Karaoky, Stabilisation, Route en terre, zone pluvieuse
ABSTRACT In area VATOVAVY FITOVINANY, the majority of sub-base are out of Karaoky materials. This material, presents almost every where in this zone of study. In comparison with the high traffic and the bad weather in this area, its use in road construction in a natural state presents once of weak bearing pressure causing the fast degradation of bases. The study undertaken with in the frame work of our memory relates to samples Karaoky material taken on lodgings and stabilized in Terrasil with various percentages to reach the bearing pressure answering the technical specifications. Laboratory tests were carried out before hand on these materials in a natural state. It is about the granulometric analysis, the limits of Atterberg, the test Proctor Modified and test CBR. These tests made it possible to conclude that this material can be used in wearing course in a natural state because its index CBR equal 45 to 95% of the Optimum Proctor Modified (OPM),but they require small corrections. We conclude after this study that the improvement of Karaoky in Terrasil returns the wearing course of fitted out of impermeable ground, reduced the expansion and stabilizes Almost any type of the ground to improveits bearing pressure.
Wordskeys : Karaoky, Stabilization, Overland road, zone rainy. Directeur de mémoire : Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely Rapporteur : Docteur RAKOTOMALALA Zolimboahangy Adresse : Direction Régionale des Travaux Publics Vatovavy Fitovinany Manakara Contact /mail : (+261) 34 95 188 16 / [email protected]