Béton de terre de Boeny, Madagascar: Propriétés & Compression

769 International Journal of Progressive Sciences and Technologies (IJPSAT)
ISSN: 2509-0119.
© 2021 International Journals of Sciences and High Technologies
http://ijpsat.ijsht-journals.org Vol. 24 No. 2 January 2021, pp. 529-545
Corresponding Author: Rakotomalala Zolimboahangy
529
Caractéristiques Et Comportement A La Compression Simple
D´Un Béton De Terre Fabriqué Avec Des Sols Limoneux De La
Région Boeny De Madagascar Pour La Construction Des Ecoles
Publiques Primaires
Rakotomalala Zolimboahangy 1, Ratsimbazafy Hery Mikaela 1, 3, Fanera Miranda Malala 1 Rasoloniaina
Antoine Koera 1, Randriana Nambinina Richard Fortuné 2 Ranaivoniarivo Velomanantsoa Gabriely 1
1 Université d’Antananarivo, Ecole Supérieure Polytechnique Antananarivo, Mention Science et Ingénierie
des Matériaux. BP 1500 Antananarivo 101 Madagascar
2 Université d’Antananarivo, Ecole Supérieure Polytechnique Antananarivo, Mention Génie des Procédés
et de Chimie Industrielle. BP 1500 Antananarivo 101 Madagascar
3 Centre National de Recherches Industrielle et Technologique, Département Matériaux et Génie Civil. BP
6294 Antananarivo 101 Madagascar
Résumé – La présente étude a pour objectif de valoriser deux types de sols de la Région Boeny (Madagascar) dans la fabrication d´ un
béton de terre. Le béton de terre est constitué par du gravier 5/15 (G), du sable 0/5 (S) et un mélange de deux sols, noté BM, à textures
limoneuses, dont un sol de couleur blanche qui est riche en chaux, et un autre sol de couleur marron riche en silice. Ces deux types de sols
sont constitués majoritairement d´éléments fins (<80µm) supérieurs à 88%. Du point de vue plasticité, le sol marron de classe A3 selon
la classification GTR est constitué de limon très plastique et le sol blanc d´argile de classe A1 est peu plastique. Nous avons d´abord essayé
de stabiliser et renforcer le mélange des deux sols en substituant une partie par de la cendre de balle de riz (2%) et des fibres de sisal (1%)
et avons additionné du ciment Portland (1%) pour accélérer la prise. Le mélange des sols blanc et marron stabilisés (BMs) présente une
résistance à la compression maximale de 5,89MPa. Une correction granulométrique, par l´ajout à raison de 25% de la fraction granulaire
0,2/0,5 d’un sable siliceux, a été apportée au mélange pour bien l’inclure dans le fuseau granulaire pour les sols utilisés dans la fabrication
des bétons de terre. L’étude des comportements à la compression à l´état humide et après séchage, puis après immersion dans l´eau
pendant 24heures a été réalisée pour 3 formulations F1´, F2´et F3´. Le moulage des éprouvettes prismatiques (4 x 4 x 16 cm) a été effectué
avec une force de compactage constante de 7500 daN et une teneur en eau optimum de 20% pour tous les échantillons. Des analyses
complémentaires sur les propriétés physiques ont été réalisées pour caractériser le béton de terre. Les résultats obtenus mettent en exergue
que la composition pour laquelle les proportions des constituants sont presque identiques (BMs.30/S.30/G.40) donne un béton de terre
acceptable pour une application en dallage non porteur. En se référant aux normes camerounaises, les porosités évoluent de la classe «
faible » à la classe «excellent» et offre une résistance maximale de 5,89MPa, selon ces normes, cette résistance est classée «bon ». Cette
méthode sans cuisson est source d’économie d’énergie et respectueuse de l’environnement. Elle peut conduire à une réduction importante
du coût de construction envisageable par la valorisation des matériaux locaux.
Mots clés – Béton de terre, valorisation, sols limoneux, sols stabilisés, matériaux locaux.
Abstract – The present research aims to enhance two types of soil from the Boeny region (Madagascar) in the manufacture of earthen
concrete. Earth concrete is made up of gravel 5/15 (G), sand 0/5 (S) and a mixture of two soils, noted BM, with silty textures, including a
white soil which is rich in lime, and another brown colored sol rich in silica. These two types of soil are mainly made up of fine elements
(<80µm) greater than 88%. From the plasticity point of view, the brown grade A3 soil according to the GTR classification is made of very
plastic silt and the white class A1 clay soil is not very plastic. We first tried to stabilize and strengthen the mixture of the two soils by
replacing part with rice hull ash (2%) and sisal fibers (1%) and added Portland cement (1%) to speed up the setting. The mixture of
stabilized white and brown soils (BMs) has a maximum compressive strength of 5.89MPa. A granulometric correction, by adding 25% of
the 0.2 / 0.5 granular fraction of silica sand, was made to the mixture to properly include it in the granular zone for soils used in the
manufacture of earth concrete. The study of the compression behavior in the wet state and after drying, then after immersion in water

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Boeny De Madagascar Pour La Construction Des Ecoles Publiques Primaires
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for 24 hours was carried out for 3 formulations F1´, F2´ and F3´. The molding of the prismatic specimens (4 x 4 x 16 cm) was carried out
with a constant compaction force of 6000 daN and an optimum water content of 20% for all the samples. Additional analyzes on the
physical properties were carried out to characterize the earthen concrete. The results obtained highlight that the composition for which
the proportions of the constituents are almost identical (BMs.30 / S.30 / G.40) gives an earthen concrete acceptable for an application in
non-load-bearing paving. By referring to Cameroonian standards, the porosities evolve from the "low" class to the "excellent" class and
offer a maximum resistance of 5.89MPa, according to these standards, this resistance is classified "good". This no-bake method saves
energy and is environmentally friendly. It can lead to a significant reduction in the construction cost that can be envisaged by upgrading
local materials.
Keywords – Earth concrete, recovery, silty soils, stabilized soils, local materials.
I. INTRODUCTION
La terre crue, considérée comme vieux matériau de construction, présente une grande abondance et possède un excellant bilan
énergétique et des propriétés très intéressantes. C´est un matériau économique et écologique. Actuellement, des autoconstructeurs,
des professionnels, des chercheurs ont recours à ce matériau et le réutilisent. Depuis une décennie, des études et des recherches ont
été élaborées pour innover les méthodes de fabrication des matériaux en terre crue traditionnelles. Le béton de terre est dérivé de
l´une de ces méthodes. Au plan technique, la technologie du béton de terre est étayée par un savoir de nature scientifique qui n´a
rien à envier aux savoirs développés sur d´autres matériaux de construction du même groupe. Au plan économique, le béton de terre
a l´avantage de pouvoir être produit et directement utilisé localement. Au plan humain, c´est une technologie qui offre une
amélioration du cadre bâti. Notre étude porte sur la technologie de mise en œuvre du béton de terre à petite échelle en se basant sur
différentes formulations pour obtenir qui présentera des résultats satisfaisants. Dans ce contexte, notre recherche porte sur les
caractéristiques physiques et le comportement mécanique d´un béton de terre fabriqué avec des sols limoneux de la région Boeny
de Madagascar, pour la construction des écoles primaires publiques.
II. MATÉRIELS ET MÉTHODES
2.1- Les matériaux d´expérimentation
Dans nos expérimentations, nous avons utilisé des matériaux locaux de la région Boeny qui ont été prélevés aux coordonnées
géographiques, montrés dans le tableau 1 :
 un mélange de deux sols (sol blanc et sol marron), noté BM, stabilisé par de la cendre de balle riz et renforcé par des fibres
de sisal ;
 du sable de rivière de classe 0/5, noté S ;
 des gravillons de classe 5/15, noté G ;
 de la cendre de balle de riz comme stabilisants, noté cbr, et obtenue par calcination contrôlée à 650°C ;
 des fibres de sisal comme renfort, notées F, extraites des plantes de sisal dans la région Boeny
Tableau 1: Gisements des matériaux d´expérimentation
Sol marron (M) Sol blanc (B) Sable (S) Granulat (G)
X 46.361786 46.366936 46.333634 46.476074
Y -15.712292 -15.711465 -15.717910 -15.765984
A (m) 20 24 2 12
[X : Latitude Y : Longitude A : Altitude]
2.2- Méthodes de caractérisations
Les méthodes de caractérisations des matériaux d´expérimentation et des éprouvettes de béton de terre suivent les essais
normalisés :
2.2.1- Méthodes de détermination des propriétés chimiques
La détermination des éléments majeurs constituant la latérite a été effectuée suivant la méthode courante de dosage (Voinovitch
A., 1971). Pour effectuer ce dosage, nous avons utilisé 5g de latérite comme prise d’essai, l’essai a été effectué en triplicata. SiO2,

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CaO et MgO ont été dosés par la méthode gravimétrique. La méthode manganimétrique a été utilisée pour doser Fe2O3. Le dosage
du TiO2 a été effectué par la spectrométrie UV (ultraviolet), et enfin le dosage de l’Al2O3 par la méthode de précipitation.
2.2.2- Méthodes d´identification des sols
Les essais d´identification des paramètres physiques, de nature et mécaniques ont été réalisés suivant les textes normatifs. Les
essais comprennent :
 Identification des paramètres physiques selon la norme française NF EN 1097: taux d’absorption d´eau, porosité, densité
et retrait ;
 Identification des paramètres de nature suivant la norme française NF EN 933: analyse granulométrique par tamisage, les
paramètres hydriques;
 Essai de compression simple:
- La confection des éprouvettes se réalise à l’aide d’un moule normalisé prismatique de dimensions 4*4*16 cm
(Norme NF P15-413),
- et le compactage s’effectue avec la presse universelle du type TESTWELL du bloc technique Ankatso
Photo 1 : moule prismatique 4*4*16 Photo 2 : presse Testwell
Une fois les éprouvettes sont confectionnées, nous passons aux essais d´écrasement : à l´état humide (7jours), après séchage
(35jours), puis après immersion dans l´eau pendant 24heures.
Des éprouvettes ont été écrasées sous charge axiale à 7 jours d´âge, d´autres sont séchées à l’air libre pendant 35 jours, à
l’échéance de ce délai, certaines d’entre-elles sont soumises au test de résistance (résistance sèche) tandis que les autres sont
immergées dans l’eau pendant 24heures (test d’immersion) avant l’écrasement (résistance humide). L’éprouvette, placée entre les
plateaux de la presse, est chargée progressivement jusqu’à rupture.
Photo 3 : Eprouvettes 4x4x16cm Photo 4 : essai d’écrasement
2.3- Etude de formulation et confection des éprouvettes
L’organigramme ci-après résume les étapes de la confection et de caractérisation des éprouvettes en vue d’étudier les
caractéristiques et le comportement mécanique du béton de terre

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Sol blanc Tamisage à 100µm Sol marron
Accélerateur de
prise à 1%
Mélange
Cendre de balle
de riz
Stabilisation Fibres de sisal
Eau 20%
Moulage
Mesure des paramètres
physiques : Porosité, densité
Séchage à l´air
libre : 7j puis 35j
Ecrasement : test de
résistance sèche Immersion (24h)
Ecrasement : test de
résistance humide
Figure 1 : Organigramme de la confection et caractérisation des éprouvettes
2.3.1- Stabilisation et renforcement des matériaux
Avant la mise en œuvre du béton de terre, les sols seront d´abord stabilisés et renforcés avec des cendres de balle de riz et des
fibres de sisal avec 1% d´accélérateur de prise, un ciment Portland.
Des essais de formulation ont été réalisés et ont montré que 3% de stabilisants suffisent à améliorer les propriétés mécaniques
de ces sols. Ainsi, le sol blanc B sera stabilisé par de la cendre de balle de riz à 3%, le sol marron M sera renforcé par des fibres de
sisal à 3%. Le mélange des deux sols BM est stabilisé et renforcé par le mélange de la cendre de balle de riz et des fibres de sisal à
3% au total.

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(a) (b) (c)
Photo 5 : échantillons de sol : (a) sol blanc – (b) sol marron – (c)mélange blanc-marron
Tableau 2 : composition des sols stabilisés et renforcés en pourcentage massique
Sol S Stabilisant et renfort SR Proportion S/SR
Blanc B Marron M Cendre de balle de riz Fibre B/M/SR
f1 X X 96/ - / 3
f2 X X - /96/3
f3 X X X X 56/40/3
Nous avons noté que le liant d´argile met plusieurs jours à faire prise, nous avons ainsi ajouté du ciment Portland pour accélérer
la prise en 24 heures. Le rapport ciment/sol est fixé à 1% pour toutes les formulations.
2.3.2- Formulation du béton de terre
2.3.2.1- Détermination des pourcentages en fraction solide
Les bétons de terre sont composés de : sol, sable, granulats et de l´eau. Dans cette étude, nous avons choisis d´utiliser le mélange
de sols corrigé granulométriquement (BMs corrigé) et le mélange non corrigé (BMs), pour observer les évolutions du comportement
des éprouvettes à la compression. Pour confectionner les éprouvettes des différentes compositions, nous avons fait varier les
pourcentages des matériaux constituants le béton de terre selon le tableau 3 suivant :
Tableau 3.a : Formulation du béton de terre avec BMs non corrigé
Formulation BMs non corrigé Sable 0/5 Gravillon 5/15
F1 30 30 40
F2 15 25 60
F3 25 15 60
Tableau 3.b : Formulation du béton de terre avec BMs corrigé
Formulation BMs corrigé Sable 0/5 Gravillon 5/15
F1´ 30 30 40
F2´ 15 25 60