Evaluation de la ductilité-fragilité des matériaux hétérogènes :

Abstract

Mon travail de recherche présente les résultats numériques et expérimentaux des analyses chimiques-minéralogiques et des essais de compression uni-axial des éprouvettes cylindriques de quatre types de terres prélevées de sites : Ouarzazate (0), Fès (F), Settat (S) associées aux différents pourcentages de ciment 0%, 4%, 7%, et 10% avec un effort de compactage 2Mpa. Ce travail permet d’analyser l’influence des éléments chimiques de l’argile et du ciment sur les caractéristiques mécaniques de blocs de terres à savoir : le monde d’Young ‘E’, la résistance à la compression ‘Rc’ et la déformation limite ‘౬lim’. Ainsi, on s’est intéressé à mesurer le facteur de ductilité relative ‘r౬’ à partir de la dérivation du modèle de couplage élasticité endommagement et nous avons exprimé ce facteur par un seul paramètre qui est le coefficient du dommage ‘s’ qui agrège les différents paramètres d’influence du matériau : la texture de la terre, le type d’argile, la minéralogie, le taux de stabilisant (ciment) et l’effort de compactage. Les résultats de calcul du facteur de ductilité relative de la terre F associées aux différents pourcentages de ciment et du béton sont représentés dans un diagramme de ductilité-fragilité. Ce dernier illustre que, la zone de fragilité est relativement étendue par rapport à celle de la ductilité Le facteur de ductilité relative varie rapidement en fonction de coefficient du dommage. Par contre, le caractère fragile est peu sensible malgré la grande plage de variation de coefficient du dommage ‘s’. Les résultats présentés dans ce diagramme montrent que la ductilité augmente avec la fraction argileuse qui joue le rôle de la matrice qui assure la cohésion entre les gains de la terre et permet une bonne répartition des contraintes lors du chargement et diminue avec la domination de graviers qui rend le matériau fragile. L’existence de la chaux CaO, du quartz SiO2, de la dolomite CaMg(CO3°2 et du silico-alumineux dans l’argile, augmente la résistance à la compression et le module d’Young en fonction du taux de ciment en passant de 0% à 10%. Cette augmentation est due à la présence de la chaux possédant la propriété de cimenter l’argile dont le quartz, et de réagir avec le silico-alumineux et l’eau pour créer des composés possédant des propriétés liantes. En effet, L’ajout de ciment amplifie les liens entre le squelette argileux, limoneux, puis sableux-graveleux et la matrice de l’argile qui est stabilisée par ces constituants chimiques pour rendre le matériau résistant et réduire par suite sa déformabilité (ductilité). Aussi, la présence de silico-alumineux sans le chaux dans les compositions chimiques de l’argile rend la matrice argileuse faible pour assure la cohésion entre la pâte de ciment et les grains de la terre. Ce qui donne lieu à un matériau moins résistant avec une déformabilité assez importante à l’exemple de la terre R. Par ailleurs, Le diagramme permet de quantifier la diminution du facteur de ductilité relative en augmentation le taux de ciment pour un matériau terre donné. La classification du matériau de béton sur le diagramme montre que, pour un dosage de 10% dans le matériau terre, la valeur du facteur de ductilité relative n’est pas trop loin de celui du matériau de béton. D’où, un dosage de 10% ne paraît plus économique pour les blocs de terre comprimée (BTC). En somme, la ductilité s’accompagne de plus de déformabilité qui se manifeste par une perte de rigidité dans la même proportion que le gain de déformation. Autrement dit, ce qui se perd en rigidité se gagne en déformation et vis versa.