L’utilisation routière du grès bitumineux de Bemolanga

GISEMENT DE BEMOLANGA 

L’existence du grès bitumineux de Bemolanga a été connue depuis longtemps. La population environnante du gisement a utilisé ce matériau dans divers domaines (combustibles, rebouchage de toiture …). Les premières prospections et études techniques du gisement ont été réalisées par divers organismes (service géologique, Société des Pétroles de Madagascar, OMNIS depuis 1900). Dès 1925, le service des mines mena des travaux préliminaires et mit en évidence l’existence d’un énorme gisement.
En 1953, la Société des Pétroles de Madagascar (SPM) avec l’aide de l’Institut Français du Pétrole (IFP) commencèrent à réaliser des sondages dans la partie Nord du gisement ayant pour but de reconnaître l’importance des niveaux stériles superficiels et de la teneur en bitume du grès bitumineux de Bemolanga. Une centaine de trous ont été effectués mécaniquement totalisant 1 948 mètres de forage.
En 1959, quatre sondages poursuivis jusqu’au socle cristallin ont été exécutés. Les sondages ont permis de dessiner le profil du gisement et de reconnaître l’ensemble des couches imbibées. En 1959 également, une carrière a été ouverte sur la rive gauche de la rivière Mitsiotaka. Les travaux de reconnaissance détaillés des affleurements bitumineux et des zones d’intérêt ont été effectués par une équipe dirigée par J. Boury puis par J. Baner en 1961. Les travaux ont mis en évidence l’importance du gisement d’hydrocarbure.

LES MATERIAUX TRAITES AU BITUME EN REVETEMENT ROUTIER 

Une route est constituée de plusieurs parties (accotement, talus, fossés etc…) dont la principale est la chaussée. C’est la partie devant recevoir la circulation des véhicules. D’une manière générale, la chaussée est composée successivement de trois couches de bas en haut : la couche de fondation, la couche de base et la couche de roulement ou le revêtement.
Les matériaux traités au bitume sont surtout utilisés en couche de roulement qui devra assurer trois fonctions fondamentales :
protection des assises de chaussée contre l’eau ; contribution à la résistance structurelle de la chaussée ; assurance à la sécurité et au confort.
En technique routière, il existe plusieurs méthodes de réalisation de la couche de roulement utilisant les matériaux à base de bitume :  les enduits superficiels ; les sand-asphalts (ou sable bitume) ;  les enrobés denses à chaud.

Prélèvement d’échantillons

Mode de prélèvement

Dès le départ, il a été prévu 2 systèmes d’exploitation pour l’échantillonnage : voir la possibilité d’une exploitation manuelle ;  exploitation par dynamitage.
La deuxième mode d’exploitation n’a pas pu être réalisée, faute de matériels adéquats. Nous avons donc procédé à l’exploitation manuelle du matériau à partir des matériels légers tels que : barre à mine, pique, masse, pioche, pelle. A noter que l’utilisation du marteau piqueur est inefficace à cause du réchauffement de la tige et le bitume chauffé fond puis bloque l’avancement du fleuret. Bien que l’exploitation manuelle soit faisable, nous signalons quand même la difficulté de l’opération due d’une part, aux matériaux compacts et collants et d’autre part, aux conditions climatiques de la région soumise à une forte chaleur.
A titre indicatif, lors des prélèvements nous avons pu réaliser un rendement moyen de 200Kg/homme/ jour.

Prélèvements

Afin d’obtenir le maximum de renseignements possibles nous avons procédé à plusieurs prélèvements sur les 3 sites ayant fait l’objet de reconnaissance :
Echantillon E1 prélevé à la carrière au panneau C3 ; Echantillon E2 prélevé à la carrière Driez, plate-forme supérieure; Echantillon E3 prélevé à la carrière Driez, plate-forme intermédiaire; Echantillon E4 prélevé à la carrière Driez, plate-forme inférieure; Echantillon E5 prélevé à la carrière Driez, front de taille, côté sud; Echantillon E6 prélevé à la carrière Mitsiotaka . Soit un total de 6 prélèvements de 2 fûts chacun.

Etude du grès bitumeux de Bemolanga élaboré avec apport d’autres matériaux

Influence de la nature des gravillons d’apport :
Les trois types de roche couramment rencontrés et utilisés à Madagascar dans le domaine routier ont été utilisés :  le granite se trouvant sur le haut plateau ; le calcaire à l’Ouest ;  le basalte à l’Est. Les caractéristiques Marshall et Duriez respectives des mélanges obtenus avec les différentes natures de gravillons ont été déterminées.
En ce qui concerne les granulats, des essais préalables de caractérisation ont été faits : Granulométrie ; Poids spécifique ; Détermination de la dureté par l’essai Los- Angeles (LA) et l’essai Micro-Deval (MDE).
Influence de la formulation :
Il a été déterminé la composition optimale des mélanges de grès bitumeux et des granulats. Différentes formules ont été testées en tenant compte du pourcentage du grès bitumineux de Bemolanga dans le mélange ainsi que du fuseau granulométrique de référence de l’enrobé dense à chaud.
Influence de l’ajout de bitume pur :
Le mélange de grès bitumeux avec des granulats à été additionné de 1%, et de 2% de bitume routier 60/70.
Influence de l’adjonction d’un dope :
Un dope est un agent tensioactif qui dans certaines conditions, permet d’améliorer l’adhésivité (le contact) entre le liant et les gravillons. Ce produit est susceptible d’améliorer le comportement mécanique des mélanges bitumineux.
Dans notre étude nous avons essayé le POLYRAM L 200, dope disponible au laboratoire au moment des essais.

ETUDE DU GRES BITUMINEUX DE BEMOLANGA A L’ETAT NATUREL SANS AJOUT

Influence de la teneur en liant :Nous avons examiné le comportement mécanique du grès bitumineux de Bemolanga à différentes teneurs en liant à partir des échantillons prélevés sans aucun traitement. Le but de cet essai était de voir la possibilité d’exploiter directement le gisement et d’utiliser le matériau comme emprunt ou gîte. Nous avons pris comme essais de référence les essais Marshall et Duriez qui sont les essais habituellement utilisés à Madagascar, en ce qui concerne les bétons bitumineux.
A remarquer toutefois que certaines modifications ont été apportées sur les modes opératoires, surtout au niveau des températures (pas de chauffe préalable).
Comparaison avec le sand-asphalt :Les valeurs obtenues des essais Marshall et Duriez montrent que le grès bitumineux de Bemolanga dans son état naturel présente des propriétés mécaniques médiocres en se référant aux spécifications du sand-asphalt. La stabilité Marshall tourne autour de 60kg alors que les spécifications exigent une valeur supérieure à 300kg. De même, la résistance à la compression n’arrive même pas à la moitié de celle recommandée. L’utilisation du grès bitumineux de Bemolanga à l’état naturel sans traitement en revêtement routier ne paraît pas envisageable, ses caractéristiques mécaniques sont faibles.

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Table des matières

INTRODUCTION
1ER CHAPITRE : GENERALITES 
I. Gisement de Bemolanga
1. Historique
2. Situation géographique
3. Géomorphologie du Nord du bassin de Morondava
4. Aperçu géologique
5. Réserves
II. Caractéristiques physico-chimiques et mineralogique du grès bitumineux de Bemolanga 
1. Le résidu minéral (le grès)
1-1. Analyse chimique
1-2. Analyse minéralogique
2. Le liant (bitume)
2-1. Analyse physique
2-2. Analyse chimique
2-3. Analyse par fractionnement des hydrocarbures
III. Les matériaux traités au bitume en revêtement routier
3-1. Les enduits superficiels
3-2. Les sand-asphalts (sable-bitume)
3-3.Les enrobés denses à chaud (EDC)
3-4. Les essais de laboratoire
2e CHAPITRE : VISITE DE RECONNAISSANCE DU GISEMENT ET ECHANTILLONNAGE
1. Accès au gisement 
2. Description sommaire des carrières ayant fait l’objet de prélèvements 
2-1. Carrière DRIEZ
2-2. Carrière au panneau C3
2-3. Carrière Mitsiotaka
3. Prélèvement d’échantillons 
3-1. Mode de prélèvement
3-2. Prélèvements
3E CHAPITRE : METHODOLOGIE D’INVESTIGATION 
1. Axe de recherche 
2. Choix des paramètres d’études 
3. Programme des essais 
3-1. Etude du grès bitumeux de Bemolanga à l’état naturel
3-2. Etude du grès bitumeux de Bemolanga élaboré avec apport d’autres matériaux
4. Algorigramme de l’étude
4e CHAPITRE : RESULTATS ET INTERPRETATIONS 
I- ESSAIS PREALABLES
1- Caractéristiques physiques des échantillons bruts
1-1. Résultats
1-2. Commentaires
2- Extraction du liant
2-1. Teneur en liant dans les échantillons
2-2. Granularité
2-3. Commentaires
II- ETUDE DU GRES BITUMINEUX DE BEMOLANGA A L’ETAT NATUREL SANS AJOUT 
1- Influence de la teneur en liant
1-1. Résultats
1-2. Commentaires
1-3. Comparaison avec le sand-asphalt
2. Influence de la température de chauffe
2-1. Stabilité Marshall
2-2. Compacité Marshall
2-3. Résistance à la compression Duriez (Rc)
2.4- Rapport “immersion- compression”
2.5- Compacité Duriez
3- Conclusions
III- ETUDE DE GRES BITUMINEUX ELABORE AVEC MELANGE DE GRANULATS 
1- Les matériaux d’expérimentation
2- Influence de la nature des gravillons
3- Influence de la formulation
4- Influence de l’ajout d’un bitume routier
5- Influence de l’ajout d’un dope
CONCLUSIONS GENERALES

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