Caractérisation physico mécanique des blocs de terre crue améliorée aux résidus et à la melasse de canne à sucre

ABSTRACT

The purpose of this study is to assess the influence of the addition of bagasse and sugar cane molasses on the physico-mechanical characteristics of bricks made from lateritic clays from the Mbandjock zone. The potential use of these materials construction industry was discussed. After a detailed macroscopic description of the collected materials, the samples were the subject of mineralogical, geochemical, geotechnical and mechanical studies. The mineralogy was determined by X-ray diffractometry. The major element concentrations were obtained by X-ray fluorescence. Geotechnical studies focused on identification tests. Mechanical tests were carried out on compressed earth blocks (CEB). The results obtained show that the laterites are composed of quartz, kaolinite, hematite, illite, gibbsite and anatase. SiO₂, Al₂O₃ and Fe₂O₃ are the major oxides of these materials. The geotechnical characterization shows that from a granulometric point of view, the laterites of the Mbandjock zone are suitable for the manufacture of mud bricks. This suitability is confirmed by the presence of Kaolinite, iron oxides and values of bulk densities within the range 1.5 - 2.0 recommended for soils intended for making earth bricks. The low organic matter contents also show that these lateritic materials are suitable for the manufacture of earth bricks. The treatment of these materials with sugar cane residues leads to a decrease in the values of linear shrinkage. Only blocks improved with sugar cane molasses (WA <15%) are suitable for earth brick construction. The unstabilized bricks and these stabilized with bagasse present values of compressive strengths between 4 MPa ? 12 MPa, interval recommended by the Cameroonian standard on CEB. These blocks can be used in construction, made of mud bricks but remain fragile if exposed to water due to their high water absorption rates. On the other hand, the blocks stabilized with bagasse and those improved with molasses and molasses plus bagasse do not exhibit compressive strength values suitable for earth constructions. The addition of cane molasses causes an increase in water absorption by capillary action and by immersion, and reduces their permeability. The flexural strength values of the unstabilized and stabilized blocks of the studied materials are all greater than 1 MPa, the minimum value recommended for earth brick constructions. Mbandjock clay materials and their stabilized products are suitable for earth constructions.

Key words: laterites, stabilizers, bagasse and molasses, mud bricks, physical and mechanical characteristics.

TABLE DES MATIERES

DEDICACE i

REMERCIEMENTS ii

RESUME iv

ABSTRACT v

TABLE DES MATIERES vi

LISTE DES FIGURES x

LISTE DES TABLEAUX xi

LISTES DES ABBREVIATIONS, SIGLES ET ACCRONYMES xii

INTRODUCTION GENERALE 1

CHAPITRE I. GENERALITES 4

INTRODUCTION 5

I. SITUATION GEOGRAPHIQUE 5

I.1 Localisation de la zone d'étude 5

I.2 Géographie physique 5

I.2.1 Climat 5

I.2.2 Végétation 8

I.3 Géomorphologie 8

I.3.1 Orographie 8

I.3.2 Hydrographie 9

I.4 Géographie humaine et économique 9

I.4.1 Géographie humaine 9

I.4.2 Géographie économique 9

II. GEOLOGIE 11

II.1. Socle 11

II.2. Sols 11

III.TRAVAUX ANTERIEURS COMPLEMENTAIRES 13

III.1 Présentation des briques de terre comprimée 13

III.1.1 Définition 13

III.1.2 Avantages des constructions en briques de terre crue 13

III.1.3 Limites des constructions en briques de terre crue 14

III.2 Argiles latéritiques 14

III.2.1 Définition 14

III.2.2 Origine et mode de formation des argiles latéritiques 14

III.2.4 Composition minéralogique et chimique des argiles latériques 15

III.2.5 Critères spécifiques de sélection des argiles latéritiques pour la confection des briques de terre crue 15

III.3 Stabilisation 15

III.3.1 Définition, principe et objectifs de la stabilisation 15

III.3.2 Procédés de stabilisation 16

II.3.4.1 Stabilisation mécanique 16

III.3.4.2 Stabilisation physique 16

III.3.4.3 Stabilisation physico-chimique ou chimique 16

III.4 Formulation des adjuvants de canne à sucre 17

III.4.1 Description de la plante et classification 17

III.4.2 Présentation des stabilisants 17

III.4.2.1 Résidus de canne à sucre 17

III.4.2.2 Mélasse de canne à sucre 19

II.5 Quelques travaux sur les briques de terre crue armées de fibres 19

CONCLUSION 20

CHAPITRE II. MATÉRIELS ET MÉTHODES 21

INTRODUCTION 22

I. RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE 22

II. TRAVAUX DE TERRAIN 22

II.1 Choix et localisation des points de prélèvement 22

II.2 Principe de description 22

II.3 Prélèvement et conditionnement des échantillons d'argiles latéritiques 22

III. TRAVAUX EN LABORATOIRE 23

III.1 Minéralogie 23

III.2 Géochimie 23

III Caractérisation géotechnique 23

III.1 Densité apparente 23

III.3.2 Analyse granulométrique 24

III.3.2.1 Analyse granulométrique par voie humide 24

III.3.2.2 Analyse granulométrique par sédimentométrie 24

III.3.3 Limites d'Atterberg et indice de plasticité 24

III.3.4 Coefficient d'activité 25

III.3.5 Essai au bleu de méthylène 25

III.3.6 Surface spécifique 26

III.3.7 Matière organique 26

III.5 Dosage des stabilisants, confection et caractérisation des éprouvettes 27

II.5.1 Dosage des stabilisants 27

III.5.2 Confection des éprouvettes 27

III.5.3 Caractérisation physique 30

II.5.3.1 Retrait linéaire 30

III.5.3.2 Test de remontée capillaire 30

III.5.3.3 Absorption d'eau 31

III.5.4 Caractérisation mécanique 31

II.5.4.1 Résistance à la compression 31

III.5.4.2 Résistance à la flexion 31

III.5.3.3 Résistance à l'abrasion 32

CONCLUSION 33

CHAPITRE III. RESULTATS 34

INTRODUCTION 35

I. DESCRIPTION DES PROFILS 35

I.1. Site de prélèvement de Plateau 35

I.2. Site de prélèvement de Zilli 35

I.3 Description du profil d'altération 35

I.3.1 Niveau nodulaire 35

I.3.2 Niveau argileux supérieur 37

II. MINERALOGIE ET GEOCHIMIE DES MATERIAUX LATERITIQUES 37

II.1 Minéralogie 37

II.2 Géochimie 37

III. GEOTECHNIQUE DES MATERIAUX ARGILEUX LATERITIQUES 37

III.1 Densité apparente 37

III.2 Granularité 37

III.3 Limites d'Atterberg et indice de plasticité 42

III.4 Coefficient d'activité 42

III.5 Valeurs du bleu de méthylène 42

III.6 Surface spécifique 42

III.7 Matière organique 42

IV. CARACTERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES DES BRIQUES 42

IV.1 Evaluation des caractéristiques physiques des briques 42

IV.1.1 Retrait linéaire 42

IV.1.2 Remontée capillaire 44

IV.1.3 Absorption d'eau 44

IV.2 Caractéristiques mécaniques 44

IV.2.1 Résistance à la compression sèche 44

IV.2.2 Résistance à la flexion sèche 47

IV.2.3 Résistance à l'abrasion 47

CONCLUSION 49

CHAPITRE IV. ESSAI D'INTERPRETATION ET DISCUSSION 50

INTRODUCTION 51

I. MATERIAUX LATERITIQUES 51

II. PETROLOGIE 51

II.1 Minéralogie des échantillons latéritiques 51

II.2 Caractérisation géochimique des matériaux latéritiques 51

III. GEOTECHNIQUE DES MATERIAUX ARGILEUX LATERITIQUES 52

III.1 Densité apparente 52

III.2 Granularité 52

III.3 Paramètres d'Atterberg 54

III.4 Coefficient d'activité 54

III.5 Valeur du bleu de méthylène 55

III.6 Surface spécifique 55

III.7 Matière organique 55

III.8. Paramètres de plasticité 56

III.9. Granularité 56

IV. CARACTERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES DES BRIQUES DE TERRE 56

IV.1 Caractéristiques physiques 56

IV.1.1 Retrait linéaire 56

IV.1.2 Remontée capillaire 59

IV.1.3 Absorption d'eau 61

IV.2 Caractéristiques mécaniques 63

IV.2.1 Résistance à la compression sèche 63

IV.2.2 Résistance à la flexion 65

IV.2.3 Résistance à l'abrasion 65

CONCLUSION 67

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES 70

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 73

ANNEXES I