CONNAISSANCE DES MATÉRIAUX

OPTION CONSTRUCTION – 1ÈRE ANNÉE

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC.

Préliminaire

Objectifs du cours

Ce cours fondamental a pour objectif principal de doter le futur technicien en construction des connaissances essentielles sur la nature, les propriétés, le choix et l’utilisation des matériaux de construction. L’élève devra être capable d’identifier les matériaux, de comprendre leurs caractéristiques physiques, mécaniques et chimiques, et de sélectionner le plus adéquat en fonction des contraintes techniques, économiques et environnementales propres au contexte congolais. 🏗️

Approche Pédagogique

L’enseignement privilégie une démarche active et contextualisée. Chaque notion théorique sera systématiquement illustrée par des observations directes, des manipulations d’échantillons et des études de cas tirées de chantiers en RDC, depuis la réhabilitation des infrastructures à Mbuji-Mayi jusqu’aux nouvelles constructions à Kinshasa. L’approche vise à développer le jugement technique de l’élève, en le confrontant aux réalités du terrain et à la nécessité d’utiliser judicieusement les ressources locales et modernes. 👨‍🏫

Compétences Visées

Au terme de cette année, l’élève maîtrisera les compétences suivantes :

• Analyser : Identifier et classifier les principaux matériaux de construction.
• Évaluer : Décrire et comparer les propriétés fondamentales (résistance, durabilité, isolation) des matériaux.
• Appliquer : Justifier le choix d’un matériau pour une application spécifique dans un ouvrage simple.
• Contrôler : Comprendre les principes des essais de réception de base pour les liants et les granulats.

Modalités d’Évaluation

L’évaluation sera continue et formative, combinant des interrogations écrites pour vérifier l’assimilation des concepts théoriques, des rapports de laboratoire sur les manipulations d’échantillons, et des évaluations pratiques portant sur l’identification et la description des matériaux. Un examen final synthétique validera l’ensemble des compétences acquises durant l’année. 📝

Partie I : Fondamentaux et Matériaux Pierreux

Cette première partie établit les bases de la science des matériaux appliqués à la construction. Elle introduit les concepts clés de propriétés, de classification, avant de se concentrer sur l’étude détaillée des matériaux issus de la roche, qu’ils soient utilisés à l’état naturel ou sous forme de granulats, qui constituent le squelette de nombreux ouvrages.

Chapitre 1 : Introduction à la Science des Matériaux

Ce chapitre pose le socle terminologique et conceptuel indispensable. Il vise à structurer la pensée de l’élève en lui donnant les outils pour classifier et appréhender la diversité des matériaux utilisés dans le bâtiment et les travaux publics.

1.1. Définition et Rôle des Matériaux

Analyse de la fonction des matériaux comme éléments constitutifs des structures et des enveloppes de bâtiments. L’étude se focalise sur leur triple rôle : structurel (porter les charges), de remplissage (cloisons) et de parachèvement (revêtements).

1.2. Classification Générale des Matériaux

Présentation des grandes familles de matériaux selon leur origine (naturels, artificiels), leur composition chimique (organiques, minéraux) et leur structure interne. Une distinction claire est faite entre les matériaux de gros œuvre et ceux de second œuvre.

1.3. Caractéristiques Physiques et Chimiques

Étude des propriétés intrinsèques qui ne dépendent pas des sollicitations extérieures, telles que la masse volumique, la porosité, la perméabilité et la résistance aux agents chimiques (corrosion, agressions sulfatiques), avec des exemples concrets liés aux climats variés de la RDC, de l’humidité de la Tshopo à l’air salin du Kongo Central. 💧

1.4. Caractéristiques Mécaniques Fondamentales

Introduction aux concepts de résistance à la compression, à la traction et au cisaillement. La notion de comportement élastique et plastique est abordée de manière qualitative pour préparer les cours de Résistance des Matériaux.

Chapitre 2 : Les Pierres Naturelles de Construction

Ce chapitre est consacré à l’étude du plus ancien des matériaux de construction. Il explore la richesse géologique de la RDC comme source de matériaux nobles et durables, en insistant sur les techniques d’extraction et de mise en œuvre.

2.1. Origine et Classification Géologique

Exploration des trois grandes catégories de roches (éruptives, sédimentaires, métamorphiques) et de leurs processus de formation. Des exemples locaux sont mis en avant, comme les granits de l’Est ou les grès du Kasaï. ⛰️

2.2. Propriétés, Qualités et Défauts

Analyse des caractéristiques déterminant l’aptitude d’une pierre à être utilisée en construction : résistance à l’écrasement, dureté, gélivité et aspect. L’identification des défauts courants (fissures, crapauds, lits de carrière) est une compétence clé visée.

2.3. Extraction, Taille et Mise en Œuvre

Description des méthodes d’extraction en carrière et des différentes phases de la taille de la pierre, de l’épannelage à la finition. Les principaux appareils de maçonnerie de pierre sont présentés à travers des schémas détaillés.

2.4. Utilisation des Pierres en RDC

Panorama des usages traditionnels et modernes de la pierre de construction au Congo, pour les fondations, les murs de soutènement, les moellons de remplissage et les revêtements de prestige.

Chapitre 3 : Les Granulats : Sables et Graviers

Ce chapitre se concentre sur les matériaux granulaires, composants essentiels des mortiers et des bétons. La qualité de ces « petits » éléments conditionne la performance des « grands » ouvrages, d’où l’importance de leur étude rigoureuse.

3.1. Définition, Origine et Classification

Explication de la terminologie (sable, gravillon, filler) et classification des granulats selon leur origine (alluvionnaire, de carrière) et leur dimension, en se référant aux fuseaux granulométriques normatifs.

3.2. Analyse Granulométrique

Initiation à la technique de l’analyse granulométrique par tamisage. L’élève apprend à tracer et interpréter une courbe granulométrique pour juger de la continuité ou de la discontinuité d’un échantillon et de son aptitude à l’emploi pour un béton ou un mortier spécifique. 🔬

3.3. Propriétés Physiques et Propreté

Étude des caractéristiques clés : la masse volumique, le pourcentage de vides, l’indice de forme et surtout la propreté. La présence d’impuretés (argile, matières organiques) et ses conséquences néfastes sur la prise du ciment sont expliquées.

3.4. Rôle et Choix des Granulats

Synthèse sur le rôle de squelette des granulats dans les mortiers et bétons. Des directives sont données pour choisir les sables et graviers en fonction de l’ouvrage à réaliser, en insistant sur les ressources disponibles autour des grands centres urbains comme Lubumbashi ou Kananga.

Partie II : Liants, Mortiers et Produits Dérivés

Cette seconde partie aborde le cœur des matériaux modernes : les liants qui permettent d’agglomérer les granulats. De la chaux ancestrale aux ciments performants, ce module explore leur fabrication, leurs propriétés et leur mise en œuvre à travers les mortiers et les produits préfabriqués.

Chapitre 4 : Les Liants Hydrauliques

Ce chapitre est dédié aux poudres magiques de la construction, capables de durcir au contact de l’eau. La maîtrise de leurs propriétés est la condition sine qua non de la fabrication de bétons et mortiers de qualité.

4.1. La Chaux : Fabrication et Types

Étude du cycle de la chaux, de la cuisson du calcaire à l’extinction. Distinction entre les chaux aériennes (grasses, maigres) et les chaux hydrauliques, en précisant leurs domaines d’application respectifs (enduits, maçonneries).

4.2. Le Ciment : Fabrication et Composition

Description du processus de fabrication du ciment Portland, depuis la carrière jusqu’à la mouture du clinker. La composition et le rôle des principaux constituants (silicates et aluminates de calcium) sont expliqués.

4.3. Les Différentes Sortes de Ciments

Présentation de la gamme des ciments courants : ciments Portland, ciments de haut-fourneau, ciments alumineux. Leurs caractéristiques spécifiques (prise rapide, résistance aux sulfates) sont mises en relation avec leurs emplois préférentiels. 🏭

4.4. Prise, Durcissement et Essais de Réception

Explication des phénomènes physico-chimiques de la prise et du durcissement. Présentation des essais normalisés de réception des ciments : finesse de mouture, détermination du début et de la fin de prise, et essais de résistance sur mortier normal.

Chapitre 5 : Les Mortiers

Le mortier, mélange de liant, de sable et d’eau, est le matériau d’assemblage par excellence. Ce chapitre détaille sa composition, ses propriétés et ses multiples usages sur le chantier.

5.1. Rôle et Composition

Définition du rôle du mortier : lier les éléments de maçonnerie, réaliser des enduits de protection et de finition, ou encore confectionner des chapes. Les règles de dosage des composants sont introduites.

5.2. Propriétés du Mortier Frais et Durci

Analyse des qualités d’un bon mortier à l’état frais (ouvrabilité, rétention d’eau) et à l’état durci (adhérence, résistance, retrait). L’influence du dosage en eau et en liant est particulièrement étudiée.

5.3. Les Différents Types de Mortiers

Classification des mortiers selon le liant utilisé (mortier de ciment, de chaux, bâtard) et selon leur fonction (mortier à maçonner, à enduire, à jointoyer, chape).

5.4. Pathologies et Bonnes Pratiques

Identification des défauts courants des mortiers, comme le faïençage, les fissures de retrait ou le décollement des enduits. Des recommandations sont formulées pour prévenir ces désordres par une bonne formulation et une mise en œuvre soignée.

Chapitre 6 : Les Produits en Béton Préfabriqué

Ce chapitre explore les éléments de construction fabriqués en usine ou sur site à partir de mortier ou de béton. La préfabrication est une voie de rationalisation et d’amélioration de la qualité des constructions.

6.1. Blocs en Béton pour Maçonnerie

Étude des parpaings ou « agglo » : processus de fabrication (vibro-pressage), dimensions normalisées, types (creux, pleins) et critères de qualité (régularité, résistance).

6.2. Dalles, Pavés et Bordures

Présentation des produits de voirie et de revêtement de sol en béton : dalles de sol, pavés autobloquants, bordures de trottoir. Leur fabrication et leurs conditions de pose sont abordées.

6.3. Tuyaux et Canalisations en Béton

Description des tuyaux en béton non armé ou armé utilisés pour les réseaux d’assainissement. Les systèmes d’emboîtement et les conditions d’étanchéité sont expliqués.

6.4. Éléments Décoratifs : Claustras et Carreaux de Ciment

Focus sur les produits de parachèvement et de décoration : les claustras pour les murs ajourés et les carreaux de ciment pour les revêtements de sol traditionnels, en valorisant le savoir-faire local. ✨

Partie III : Matériaux en Terre Cuite et Céramiques

Cette dernière partie est consacrée à une famille de matériaux issue de la transformation de l’argile par le feu. De la brique structurale aux carreaux de faïence, la terre cuite offre une gamme de solutions performantes et esthétiques, profondément ancrées dans les traditions constructives mondiales et congolaises.

Chapitre 7 : L’Industrie de la Terre Cuite

Ce chapitre retrace le parcours de l’argile, de son extraction à sa transformation en produits de construction durables et isolants, en s’appuyant sur l’exemple des briqueteries locales comme celles de la région de Boma.

7.1. Schéma de Fabrication des Produits

Description des étapes clés du processus industriel : extraction de l’argile, préparation de la pâte (malaxage, mouillage), façonnage (étirage, pressage), séchage et enfin cuisson dans des fours. 🔥

7.2. Les Briques de Construction

Classification des briques selon leur usage (pleines, perforées, de parement) et leurs propriétés (résistance mécanique, isolation thermique, aspect). Les règles de bonne maçonnerie de briques sont rappelées.

7.3. Les Tuiles et Accessoires de Toiture

Présentation des différents types de tuiles en terre cuite (plates, canal, à emboîtement) et des pièces spéciales (faîtières, rives) qui assurent l’étanchéité des couvertures.

7.4. Les Hourdis et Produits pour Planchers

Étude des corps creux en terre cuite (hourdis) utilisés comme entrevous dans les planchers à poutrelles. Leur rôle de coffrage perdu et de support d’enduit est mis en évidence.

Chapitre 8 : Les Produits Céramiques de Finition et Sanitaires

Au-delà du gros œuvre, la terre cuite se décline en produits de haute technicité et d’une grande valeur esthétique pour le second œuvre. Ce chapitre explore le monde des carreaux et des appareils sanitaires.

8.1. Les Carreaux Céramiques

Distinction entre les différentes familles de carreaux (grès, faïence, terre cuite) selon leur composition et leur mode de cuisson. Les critères de choix (résistance à l’usure, absorption d’eau, glissance) sont détaillés.

8.2. Le Grès Sanitaire

Étude du matériau de base des appareils sanitaires (lavabos, WC) : le grès. Ses qualités d’imperméabilité, de résistance aux acides et de facilité de nettoyage sont soulignées.

8.3. La Porcelaine Sanitaire

Présentation de la porcelaine, une céramique plus fine et plus résistante que le grès, utilisée pour les appareils sanitaires haut de gamme.

8.4. Phénomènes d’Efflorescence et Prévention

Explication du phénomène des efflorescences (taches blanchâtres) sur les maçonneries de briques ou les joints de carrelage. Analyse des causes (sels solubles) et des moyens de prévention et de traitement.

Annexes

Tableaux de Données Techniques

Cette section regroupera des fiches synthétiques fournissant les valeurs usuelles des propriétés des principaux matériaux étudiés (masses volumiques, résistances caractéristiques, conductivités thermiques). 📊

Normes Congolaises et Internationales

Une liste des principales normes de référence applicables en RDC pour les essais et la spécification des matériaux de construction sera fournie, afin de familiariser les élèves avec le cadre réglementaire de leur future profession.

Glossaire des Termes Techniques

Un lexique définissant de manière claire et précise l’ensemble du vocabulaire technique introduit tout au long du cours sera mis à disposition pour faciliter la compréhension et la mémorisation.

Carnet de Fiches de Manipulation

Des fiches-guides pour les travaux pratiques seront proposées, décrivant le protocole d’expériences simples réalisables en classe ou à l’atelier, comme la détermination de la masse volumique d’un granulat ou la réalisation d’une analyse granulométrique. 🧪