Étude de l'effet du sable de dune sur la durabilité des bétons

Abstract

RÉSUMÉ E n Algérie, le sable de dune est un matériau d'une grande disponibilité. Ce matériau est pratiquement non exploité, malgré les éventuelles caractéristiques qu'il peut présenter. L'introduction de ce matériau dans la construction, peut soulager davantage le domaine d'habitat, et contribuer au développement des régions du sud algérien, très riches en sable de dune. Les bétons ordinaires sont actuellement fabriqués avec des sables d’oued. Les exigences d’environnement, l’impact sur les coûts, l’épuisement des gisements alluvionnaires et l’éloignement des chantiers par rapport à ces gisements sont également des facteurs qui encouragent à une utilisation plus large des sables de dune. Le sable de dune (SD), caractérisé par une distribution serrée de grosseur des grains. En plus, le sable d’oued est en cours de la raréfaction à cause de son utilisation massif dans le béton ordinaire. En vue d’améliorer la durabilité des bétons, il est nécessaire de comprendre les facteurs à l’origine de la dégradation des bétons. Dans ce cadre, l’objectif de cette étude est la détermination et l’analyse des différentes grandeurs associées à la durabilité tel que: la porosité volumique, l’absorption d’eau par immersion et par capillarité. On peut observer qu’au bout de 28 jours, la résistance en compression du béton à 50% du sable de dune est supérieure à celle du béton à base de SR (de référence). Par contre, pour une teneur de 100% du SD la résistance obtenue est toujours plus faible que celle du béton à base de SR. A 28 jours, la porosité du béton BSM est inférieure à celle des autres bétons. En effet, une faible porosité constitue le meilleur moyen de défense des bétons contre tous les agents agressifs, ce qui confirme les modifications apportées par le sable de dune sur la structure granulaire en présence d’eau et qui agit sur les propriétés rhéologiques du béton à l’état frais ainsi qu’une augmentation de compacité de la structure interne du béton à l’état durci en faisant diminuer le nombre de gros pores. On constate que les résistances en compression des bétons sont inversement proportionnelles à la porosité volumique. On constate que le coefficient d’absorption d’eau par immersion du béton à base de SD est supérieur à celui du béton à base de SR et ce dernier est supérieur à celui du béton de BSM. Le sable SM a provoqué une réduction de l’absorption initiale par rapport à celle des autres bétons. Cet effet s’explique par le raffinement et la segmentation de la porosité capillaire engendrée par les changements portés par le sable de dune sur la structure granulaire qui agit sur l’augmentation de compacité du béton à l’état durci par le remplissage des plus gros pores. Ce processus de remplissage se fait des plus gros capillaires au plus fins. L'utilisation de sable SM améliore globalement la structure poreuse du béton et contribue aussi à la densification de l’interface (pâte de ciment / granulats), ce qui permet une nette augmentation de la durabilité du béton. Ces résultats justifient bien l’intérêt que présente la valorisation du sable de dune. Toutefois, afin d'assurer le développement de ce matériau de construction indispensable, l'approche du développement durable doit être intégrée pour les sables, ce qui permettra d'atteindre un équilibre entre les contraintes de protection de l'environnement et les considérations économiques et techniques. ABSTRACT I n Algeria, the dune sand is a material of high availability. This material is practically untapped, despite the possible characteristics that it can present. The introduction of this material in construction, can better relieve the area of habitat and contribute to the development of southern Algeria, rich in dune sand. The ordinary concretes are currently manufactured with river sands. Environmental requirements, the impact on costs, depletion of alluvial deposits and the remoteness of sites from these deposits are also factors that encourage at wider use of dune sands. Dune sand (DS), characterized by a clamped size distribution of the grains. In addition, the river sand is being rarefaction because of its massive use in ordinary concrete. In order to improve the concrete durability, it is necessary to understand the factors behind the concrete deterioration. In this context, the objective of this study is the identification and analysis of the various parameters associated with durability, such as: the volumetric porosity, water absorption by immersing and by capillary. It can be seen that after 28 days, the compressive strength of concrete at 50% dune sand is higher than that of concrete based of RS (reference). By cons, for an quantity of 100% of DS; the strength obtained is always lower than that of concrete-based RS. At 28 days, the porosity of concrete CMS is less than that other concretes. Indeed, a low porosity is the best defense of concretes against all aggressive agents, confirming the changes made by the dune sand on the granular structure in the presence of water and acts on the rheological properties of concrete fresh and increased compactness of the internal structure of concrete cured by decreasing the number of large pores. It is found that the compressive strength of concrete is inversely proportional to the volumetric porosity. It is noted that the coefficient of water absorption by immersing the based concrete of DS is higher than the based concrete of RS and the latter is higher than that of concrete CMS. The MS sand has caused a reduction in the initial absorption relative to other concretes. This effect is explained by the refinement and segmenting of capillary porosity caused by the changes brought by the dune sand on the granular structure which acts on increasing compactness of concrete cured by the filling of the largest pores. This filling process is done the larger capillaries to finer. The use of sand MS improves overall porous structure of the concrete and the also contributes to the thickening of the interface (cement paste / aggregates), this allows an increase net in concrete durability. These results justify well the interest that presented valorization of the dune sand. However, to ensure the development of this vital building material, the approach of sustainable development should be incorporated for the sands, which will enable it to reach a balance between the constraints of environmental protection and the economic and technical considerations.

ملـخـص في الجزائر، رمل الكثبان مادة متوفرة بكمية هائلة. هذه المادة تقريبا غير مستغلة ، على الرغم من الخصائص التي قد تقدمها. إدخال هذه المادة في البناء، يمكن أن تخفف على مجال السكن والمساهمة في تطوير مناطق من الجنوب الجزائري، الغني بالكثبان الرملية . الخرسانة العادية تحضر حاليا برمال الوادي. المتطلبات البيئية، وتأثير ذلك على التكاليف، واستنزاف المواقع الرسوبية ، وبعد الورشات من هذه المواقع عوامل تشجع على توسيع نطاق استخدام رمال الكثبان. رمل الكثبان (SD) ، يتميز بتوزيع ضيق لحجم الحبيبات. بالإضافة إلى ذلك، رمال الوادي في حالة نقصان بسبب الاستخدام المكثف في الخرسانة العادية. من أجل تحسين ديمومة الخرسانة، فمن الضروري أن نفهم العوامل الكامنة وراء تردي الخرسانة. في هذا السياق، فإن الهدف من هذه الدراسة هو تحديد وتحليل مختلف المعطيات المرتبطة بالديمومة ، مثل: المسامية الحجمية، امتصاص الماء بالغمر و بالخاصية الشعيرية . يمكننا أن نلاحظ أنه عند 28 يوما، مقاومة الانضغاط للخرسانة التي تحتوي على 50٪ من الرمل الناعم هي الأكبر من الخرسانة التي تحتوي على رمل الوادي (المرجع). بالعكس، من اجل نسبة ٪100 من الرمل الناعم مقاومة الانضغاط هي دائما أقل من الخرسانة التي تحتوي على رمل الوادي. عند 28 يوما ، مسامية الخرسانة BSM أصغر من الخرسانات الأخرى. في الواقع، المسامية المنخفضة هي أحسن وسيلة دفاع ضد جميع العوامل العدوانية، وهذا مؤكدا بالتغييرات التي أحدثها رمل الكثبان على الهيكل الحبيبي بوجود الماء و هذا يؤثر على الخواص الريولوجية للخرسانة في الحالة الطازجة و زيادة في درجة الرص للبنية الداخلية للخرسانة في الحالة الصلدة بخفض عدد المسامية الكبيرة. و نلاحظ أن مقاومة الانضغاط للخرسانة تتناسب عكسيا مع المسامية الحجمية. و نلاحظ أن معامل امتصاص الماء بالغمر للخرسانة ب SD أكبر من الخرسانة ب SR وهذا الأخير هو أكبر من الخرسانة .BSM وقد تسبب الرمل SMفي انخفاض الامتصاص الأولي بالنسبة للخرسانات الأخرى . ويفسر هذا التأثير من خلال تصغير وتقسيم المسامية الشعيرية الناجمة بالتغيرات التي أحدثها رمل الكثبان على الهيكل الحبيبي والذي يؤثر على زيادة في درجة الرص للبنية الداخلية للخرسانة في الحالة الصلدة بملء المسامية الكبيرة. و عملية الملء هذه تتم من المسامية الشعيرية الكبيرة إلى الصغيرة. استخدام الرمل SM يحسن عموما بنية المسامية للخرسانة ويساهم أيضا في تكثيف المجال بين (العجينة الاسمنتية / الركام) ، وهذا يسمح بالزيادة في ديمومة الخرسانة. هذه النتائج تبرر الفائدة من تثمين رمل الكثبان الناعم. ومع ذلك، لضمان تطوير هذه المادة الأساسية للبناء، ينبغي إدراج نهج التنمية المستدامة للرمال، والتي سوف تمكننا من التوصل إلى توازن بين حماية البيئة والاعتبارات الاقتصادية والتقنية.