Thèse soutenue

Caractérisation géo-mécanique des sols bruts et traités pour une meilleure utilisation en construction routière : cas des emprunts de Saaba et de Kamboinsé au Burkina Faso
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Auteur / Autrice : Marie Therese Marame Mbengue
Direction : Anne PantetAdamah Messan
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie civil
Date : Soutenance le 18/07/2023
Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ondes et milieux complexes (Le Havre, Seine-Maritime)
Jury : Président / Présidente : Edmond Adjovi
Examinateurs / Examinatrices : Dany Ayite, Mamadou Lamine Lo, Abdou Lawane Gana, Saïd Taïbi
Rapporteurs / Rapporteuses : Dany Ayite, Mamadou Lamine Lo

Résumé

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Les routes en Afrique subtropicale subissent souvent des dégradations prématurées. Ceci est lié à plusieurs facteurs dont le plus important est la mauvaise caractérisation des matériaux constitutifs du corps de chaussée. La plupart de ces structures sont construites avec des matériaux disponibles localement pour des raisons économiques. Au Burkina Faso, le matériau le plus utilisé est le sol latéritique. Cependant, ce sol étant le produit d’une altération d’une roche mère sous climat tropical, son comportement dépend donc de plusieurs facteurs, le rendant ainsi difficile à caractériser. La plupart des spécifications pour l’utilisation de ces matériaux en structures routières se base essentiellement sur des paramètres d’identification. Une évaluation beaucoup plus fine, en prenant en compte les caractéristiques mécaniques de ces sols afin d’améliorer leur durabilité s’avère nécessaire. L’objectif de cette thèse est de caractériser des sols latéritiques traités ou non du Burkina Faso plus précisément des emprunts de Saaba et de Kamboinsé, dans les alentours de Ouagadougou, pour une meilleure utilisation en construction routière. Deux types de traitement ont été proposés, l’amélioration par ajout de ciment et par ajout de granulats concassés. Pour la stabilisation au ciment, les mélanges ont été obtenus par ajout de 1 à 3 % par rapport à la masse sèche du matériau latéritique. Pour la litho-stabilisation au granulats concassés, les mélanges ont été obtenus par ajout de 20 à 35% de granulats de concassés de granites. Les caractéristiques physico-mécaniques et minéralogiques de ces sols traités ou non ont été étudiées en fonction de la profondeur de prélèvement. Les résultats ont permis de discuter de l’influence que peuvent avoir certains paramètres physiques sur les caractéristiques mécaniques de ces sols d’une part et sur la possibilité de les utiliser ou non à l’état brut dans les structures de chaussés en se basant sur le (CEBTP, 1984) et des études scientifiques antérieures d’autre part. Après amélioration au ciment, on note un effet plus significatif sur les sols de Saaba que sur ceux de Kamboinsé car contenant plus d’argiles minérales. Après ajout de 2% de ciment, la plupart de ces matériaux sont utilisables en couche de base de chaussée. La litho-stabilisation montrent que l’augmentation observée pour le CBR (70% à 297%) ne permet l’utilisation des sols étudiés qu’en couche de fondation. Mais la résistance à la compression a augmenté de l’ordre de 5% à 620%, dépassant même la valeur maximale de 1,5 MPa proposée par (Messou, 1980) pour une utilisation en couche de fondation. Les résultats issus de l’essai triaxial ont montré que les contraintes déviatoriques augmentent (249% à 332) pour un taux de ciment de 3% par rapport à un sol brut. En plus, les paramètres de cisaillement c et φ et les modules sécants E30 et E50 augmentent également pour le même taux de ciment. L’application de charges cycliques (faible nombre de cycle) augmente la rigidité des matériaux et son effet est plus significatif sur les matériaux bruts comparés aux matériaux améliorés au ciment. Les résultats des essais de cisaillement direct montrent que l’ajout de ciment augmente les paramètres c et φ des matériaux. Ce qui a comme effet, une atténuation des déformations permanentes. La considération des paramètres de cisaillement serait très intéressante dans les critères de dimensionnement de chaussé routières.