DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE
DEPARTEMENT OF EARTH SCIENCES
LABORATOIRE DE GEOSCIENCES DES FORMATIONS
SUPERFICIELLES ET APPLICATIONS
COMPORTEMENT GEOMECANIQUE DES BLOCS DE
TERRE DE SA'A (CENTRE - CAMEROUN)
LABORATORY OF GEOSCIENCES OF SUPERFICIALS FORMATIONS AND
APPLICATIONS
Mémoire présenté en vue de l'obtention
du Diplôme de Master en Sciences de la Terre
Option : Géosciences des Formations
Superficielles et Applications
Spécialité : Sol, Eau et
Sciences Géotechniques
Par
NGADENA Stephan Mamer
Matricule : 13020
Licencié ès Sciences
Sous la direction de
ONANA Vincent Laurent
Maitre de Conférences
Université de Yaoundé I
Année académique 2019 - 2020
DEDICACE
A
Nguetta Thérèse, ma mère ;
Ngadena Blandine,ma feue grand-mère ;
Manga Ngadena Epse Mvogo, ma feue tante.
CITATION
« Ad augusta per Angusta...vers les sommets par
des voies étroites ».
Pierre Naviglio
REMERCIEMENTS
Au moment où j'achève la rédaction ce
mémoire, il m'échoit de témoigner ma profonde gratitude
à l'éternel tout puissant pour la force et le courage de tenir
jusqu'au bout.
Ce travail scientifique est le résultat de la
collaboration et le soutien de plusieurs personnes à qui je tiens
à remercier en particulier :
Le Pr Vincent Laurent Onana, Maître de
Conférences au Département des Sciences de la Terre, pour le
savoir et le savoir-faire à moi transmis et pour avoir dirigé ce
travail.
Le Pr Paul-Désiré Ndjigui, Chef de
Département des Sciences de la Terre, pour ses enseignements et tous les
efforts qu'il consentit pour la bonne marche du Département.
Les enseignants du Département des Sciences de la Terre
pour les connaissances données qui m'ont grandement aidé à
rédigerle présent mémoire.
Les Drs Arnaud Ngo'o Ze et Aloys Thierry Ndzié Mvindi
pour leurs nombreux conseils et l'intérêt qu'ils ont eu à
l'égard de ce travail.
Le Directeur Général de la Mission de Promotion
des Matériaux Locaux (MIPROMALO), le Dr Boubakar Likiby pour m'avoir
accordé un stage dans cette structure.
Mes ainés académiques particulièrement,
Florentin Plastini Ngami, Christophe Enock Embom,qui ont assisté
à l'évolution et à la correction de ce mémoire.
Mes camarades de promotion, pour le soutien, en
particulier,Mohamed Ngah Njiayouom, Herman William Itoua Mandjeck, Parfait
Aboutou Embolo, Regine Zogo Eyenga, Larissa Julio Kenfack Assona, Suzanne Nina
Nsang Ebong, Herve Nkolo Avomo, Audrey Nga Onana, Florence Nga Assengue,
Darline Clémentine Tsogo, Ange Sorel Kouonchie, Roger Ngangoué,
Carole Sandji, Stella Mbenti Ngono;Armel Eyoum Edimo, Blanche Leutou, Damaris
Kouchele.
Ma famille en particulier ma mère Thérèse
Nguetta pour son affection, mon frère ainé Yannick Albert Abega,
mon frère cadet Stève Fernand Menang, mes nièces et neveux
Marie Louise Ambombo, Herve Ambombo, Landry Ambombo et Angela Ambombo pour
les encouragements et soutiens multiformes; mes parents à Yaoundé
Carole et Elisée Ambombo pour un investissement sans limites à
mon endroit durant ces nombreuses années.
Mes amis et connaissances pour l'écoute, les conseils
et attentions portés à ma modeste personne, en particulier Duplex
Kibakata, Gaby Patrice Bahel, Philomène Matinghouo, Audrey Atangana,
Pascale Muriel Ada Mvondo.
Stephan Ngadena
TABLE DES
MATIERES
DEDICACE
i
CITATION
iii
REMERCIEMENTS
iv
TABLE DES MATIERES
v
LISTE DES FIGURES
x
LISTE DES TABLEAUX
xii
RESUME
xiii
ABSTRACT
iii
LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES
xv
INTRODUCTION GENERALE
1
CHAPITRE I : GENERALITES
4
Introduction
5
I. Apercue 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
5
I.2.3. Hydrographie
8
I.2.4. Orographie
8
I.3.Géographie humaine et
économique
8
II. Geologie
10
II.1. Substratum
10
II.2. Sols
10
III. Travaux anterieurs
12
III.1. Minéralogie des argiles
latéritiques et des termitières
12
III. 1.1 Minéralogie des argiles
latéritiques
12
III. 1.2 Minéralogie des matériaux de
termitières
12
III. 2. Géochimie des argiles
latéritiques et des termitières.
13
III. 2.1. Géochimie des argiles
latéritiques
13
III. 2.2. Géochimie des
termitières
13
III.3. Propriétés physiques des
argiles latéritiques et des termitières.
14
III.3.1. Propriétés physiques des
argiles latéritiques
14
III.3.2. Propriétés physiques des
termitières
15
III.4. Caractéristiques mécaniques des
argiles latéritiques et des termitières.
15
III.4.1. Caractéristiques mécaniques
des argiles latéritiques.
15
III.4.2. Caractéristiques mécaniques
des termitières
15
Conclusion
16
CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES
17
Introduction
18
I. Recherche bibliographique
18
II. Travaux de terrain
18
II.1. Localisation des sites
d'échantillonnages
18
II.2. Echantillonnage et codification
18
III. Travaux en laboratoire
20
III.1. Minéralogie
20
III.2. Géochimie
21
III.3. Essais d'identifications
géotechnique
21
III.3.1. Analyses granulométriques
22
III.3.1.1 Granulométrie par tamisage
22
III.3.1.2 Granulométrie
sédimentométrie
22
III.3.2. Essais de détermination des limites
d'Atterberg
23
III.3.3. Test de bleu de méthylène
(VBS)
23
III.3.4. Teneur en matière organique
24
III.4. Classifications géotechniques
24
III.4.1. Classifications USCS
24
III.4.2. Classification AASHTO
25
III.5. Confection des éprouvettes
25
III.5.1. Préparation de la pâte
25
III.5.2. Façonnage
25
III.5.3. Séchage
28
III.6. Evaluation des caractéristiques
physiques et hydriques des BTC
28
III.6.1. Couleur
28
III.6.2. Absorption d'eau
28
III.3.6.4.2. Retrait linéaire
29
III.7. Evaluation des caractéristiques
mécaniques des éprouvettes
29
III.7.1. Résistance à la flexion
29
III.7.2. Résistance à la
compression
31
Conclusion
31
CHAPITRE III : PRESENTATION DES
RESULTATS
32
Introduction
33
I. Description des matériaux
latéritiques et termitières
33
1.1. Matériaux latéritiques
33
I.1.1. Argile latéritique de Nkolmebanga
33
I.1.2. Argile latéritique de
Nkoléboma
33
I.2.Matériaux de termitières
33
I.2.1. Termitière de Nkolmebanga
33
I.2.2. Termitière d'Eligzogo
33
II. Comportement mineralogiques et geochimiques des
argiles lateritiques et des termitieres
36
II.1. Minéralogie des argiles
latéritiques et des termitières
36
II.2. Géochimie des argiles
latéritiques et des termitières
36
III. Caracterisation geotechnique des argiles
lateritiques et des termitieres
40
III.1. Granularité
40
III.2. Limites d'Atterberg et indice de
plasticité
40
III.3. Valeur du bleu de méthylène
(VBS)
40
III.4. Teneurs organiques (M.O)
40
IV. Donnees de caracterisation physique des
eprouvettes
42
IV. 1. Couleur
42
IV.2. Retrait linéaire
42
IV.3. Absorption d'eau (WA)
42
V. Caracteristiques mecaniques 42
V.1. Résistance à la flexion et
compression des matériaux naturels (sans ajouts) 42
V.2. Résistance à la compression et
à la flexion des mélanges.
3
Conclusion
50
CHAPITRE IV : INTERPRETATIONS ET DISCUSSION
DES RESULTATS
51
Introduction
52
I. Couleur
52
II. Minéralogie
52
III. Géochimie
53
IV. Paramètres géotechniques des
matériaux
54
IV.1. Granularité
54
IV.2. Limites d'Atterberg
56
IV.3. Bleu de méthylène
59
IV.4. Teneurs en matières organiques
59
IV.5. Paramètres hydriques
60
IV.5.1. Retrait linéaire
60
IV.5.2. Absorption d'eau
60
IV.6. Caractéristiques mécaniques
61
IV.6.1. Résistance à la compression
(Rc)
61
IV.6.2. Résistance flexion (Rf)
61
Conclusion
63
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
64
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
66
LISTE DES FIGURES
Figure. 1. Localisation de la zone
d'étude.
3
Figure 2. Histogramme ombrothermique
du secteur d'étude.
3
Figure 3. Carte
géomorphologique de la zone d'étude, réalisée
à partir de l'image SRTM.
3
Figure 4. Carte du réseau
hydrographique.
3
Figure 5. Carte géologique de
la zone d'étude
3
Figure 6. Carte de localisation des
différents sites de prélèvements d'argiles
latéritiques et des matériaux de termitières.
3
Figure 7. Mélange argiles
latéritiques + termitières.
3
Figure 8. Blocs de terres
comprimées des matériaux naturels (1, 2) et des mélanges
(4, 5, 6, 7, 8 et 9).
3
Figure 9. Presse mécanique (a)
et appareil de flexion en trois points de type ELE International (b).
3
Figure 10. Profil d'argile
latéritique de Nkokmebanga.
3
Figure 11. Profil d'argile
latéritique de Nkoleboma.
3
Figure 12. Termitière de
Nkolmebanga.
3
Figure 13. Termitière de
Eligzogo.
3
Figure 14. Diffractogrammes des rayons
X des argiles latéritiques de Nkolmebanga et Nkoléboma.
3
Figure 15. Diffractogrammes des rayons
X des termitières de Nkolmebanga et Eligzogo.
3
Figure 16. Courbes
granulométriques des matériaux latéritiques et des
termitières. 41
Figure 17. Histogramme du retrait
linéaire (RL) des éprouvettes.
3
Figure 18. Evolution des
résistances mécaniques des différents matériaux
à l'état naturel
3
Figure 19. Evolution des
résistances à la compression des mélanges en fonction du
taux de matériaux des termitières.
3
Figure 20. Evolution des
résistances à la flexion des mélanges.
3
Figure21. Position des
matériaux étudiés dans le diagramme
SiO2-Al2O3-Fe2O3.
3
Figure 22. Position des
matériaux étudiés dans le diagramme de classification
belge.
3
Figure 23.Position des
matériaux étudiés dans le diagramme de Winkler et Niesper.
3
Figure 24. Position des
matériaux argileux dans l'abaque de plasticité de Casagrande.
3
Figure 25. Position des
matériaux dans l'abaque de Brain et Highly .
3
Figure 26. Résistances à
la compression du BTC confectionné à partir des matériaux
étudiés et des mélanges.
3
Figure 27. Résistances à
la flexion du BTC confectionné à partir des matériaux
étudiés et des mélanges.
3
LISTE DES
TABLEAUX
Tableau 1. Données climatiques
de la localité d'étude (période 1980-2000), d'après
les services de l'agriculture de l'arrondissement de Sa'a
3
Tableau 2. Coordonnées des
points de prélèvement
3
Tableau 3. Désignation et
composition des différents mélanges
3
Tableau 4. Composition
minéralogique des matériaux argileux et des termitières de
Sa'a
3
Tableau 5. Composition chimique des
matériaux argileux et des termitières de Sa'a
3
Tableau 6. Résultats d'analyses
granulométriques des matériaux étudiés
3
Tableau 7.Valeurs des limites
d'Atterberg et d'indice de plasticité Ip des matériaux
étudiés 41
Tableau 8. Résultats de la
valeur du bleu de méthylène et de la teneur en matières
organiques des matériaux étudiés
3
Tableau 9. Retrait linéaire des
éprouvettes
3
Tableau 10.Valeurs des
résistances mécaniques des éprouvettes ré sultant
des matériaux naturels
3
Tableau 11.Valeurs des
résistances à la compression simple des mélanges
3
Tableau 12.Valeurs des
résistances à la flexion des mélanges
3
RESUME
Le présent travail a pour but d'évaluer
comparativement l'aptitude au façonnage des blocs de terre
comprimée (BTC) des argiles latéritiques et des argiles
bio-turbés par l'activité des termites en vue de leur utilisation
en construction civile. Les travaux menés se sont déroulés
dans la localité de Sa'a (Centre-Cameroun).
La méthodologie utilisée a consisté aux
travaux de terrain et de laboratoire. Les méthodes de terrain
utilisées pour mener à bien cette étude ont portés
sur le prélèvement d'argiles latéritiques et des
matériaux biologiquement modifiés. Les travaux de laboratoire ont
portéquant à eux sur les analyses minéralogique,
géochimique et la détermination des propriétés
géotechniques des matériaux naturels et physico-mécanique
des blocs de terre comprimée.
Les résultats obtenus montrent que les matériaux
de termitières et les matériaux argileux latéritiques sont
constitués de quartz, kaolinite, goethite, hématite (en faibles
quantités :2,20 - 2,95 % dans les termitières que
celles : 2,75 - 3,35 % des argiles latéritiques) et accessoirement
d'anatase et d'ilménite. L'ilménite n'est présente que
dans les matériaux de termitières (NKM-T).La composition chimique
de ces matériaux montre qu'ils sont silico-alumino-ferreux à
prédominance silicique. Leur granulométrie étaléeet
hétérogène révèle qu'ils sont des argiles
sableuses utiles pour la fabrication des tuiles et briques de maçonnerie
(NKM-T).Les matériaux de termitières sont plus plastiques que les
argiles latéritiques et présentent des propriétés
de moulage acceptables. Ce comportement justifié par des faibles valeurs
de retrait linéaire (RL < 3 %) est due à la présence
du quartz, de la kaolinite et de l'absence des minéraux gonflants. Les
caractéristiques mécaniques (résistance à la
flexion et à la compression) des argiles latéritiques à
l'état naturel sont très faibles par rapport à celles des
matériaux de termitières pour des raisons de leur constitution
minéralogique élevée en quartz ou faible en kaolinite,
leur granularité et leur faible plasticité. Les ajouts graduels
des matériaux de termitières dans les matériaux
latéritiques entrainent une augmentation significative des
résistances à la flexion et à la compression, et
atteignent des qualités optimales de façonnage des blocs de terre
comprimées. Par conséquent, l'ajout des matériaux de
termitières autour de 40 % est très sollicité dans la
fabrication sûre des BTC à l'état cru.
Mots clés :
termitières, argiles latéritiques, géomécanique,
blocs de terre, Sa'a.
ABSTRACT
The purpose of this work is to compare the shaping ability of
compressed earth blocks (BTC) of lateritic clays and bioburden clays by termite
activity for their use in civil construction. The work carried out took place
in the locality of Sa'a (Center-Cameroon).
The methodology used consisted of field and laboratory work.
The field methods used to carry out this study focused on the collection of
lateritic clays and biologically modified materials. Laboratory work focused on
mineralogical and geochemical analyzes and the determination of the
geotechnical properties of natural and physico-mechanical materials of
compressed earth blocks.
The results obtained show that the termite mounds and
lateritic clay materials consist of quartz, kaolinite, goethite, hematite (in
small quantities: 2.20 - 2.95% in termite mounds than those: 2.75- 3.35 % of
lateritic clays) and incidentally of anatase and ilmenite. Ilmenite is only
present in termite mound materials (NKM-T). The chemical composition of these
materials shows that they are predominantly silica-alumino-ferrous silica.
Their spread and heterogeneous particle size reveals that they are useful sandy
clays for the manufacture of masonry tiles and bricks (NKM-T). Termite mounds
are more plastic than lateritic clays and exhibit acceptable molding
properties. This behavior, justified by low linear shrinkage values (RL
<3%), is due to the presence of quartz, kaolinite and the absence of
swelling minerals. The mechanical characteristics (resistance to bending and
compression) of lateritic clays in their natural state are very low compared to
those of termite mound materials for reasons of their high mineralogical
constitution in quartz or low in kaolinite, their granularity and their low
plasticity. The gradual additions of termite mound materials to lateritic
materials lead to a significant increase in flexural and compressive strengths,
and achieve optimum working qualities of compressed earth blocks. Therefore,
the addition of termite mound materials around 40% is in high demand in the
safe manufacture of raw BTC.
Keywords: termite mounds, lateritic clays,
geomechanic,earth blocks, Sa'a.
LISTE DES ABREVIATIONS ET
ACRONYMES
AFNOR : Association Française de
la Normalisation
BTC:Bloc de Terre Comprimée
G.P.S: Global Positioning System
GeoLabs : Laboratoire de Géosciences
d'Ontario
Ip : Indice de plasticité
Ld : limite de détection
LGIA: Laboratoire de Géologie de
l'Ingénieur et d'Altérologie
LL : limite de liquidité
LOI: Loss Of Ignition
MIPROMALO : Mission de promotion des
matériaux locaux
MO : Matière Organique
NIS:Nigeria Industrial Standard
Rc: Résistance à la
compression
Rf: Résistance à la flexion
RL: Retrait linéaire
RLm: Retrait Linéaire moyen
SAF: Silice-Alumine-Fer
SRTM:Shuttle Radar Topography Mission
Tab: Tableau
UYI: Université de Yaoundé I
VBS: Valeur au bleu de sol
WA : Absorption d'eau
XRD: X-ray Diffraction
óf: Résistance à la
flexion
INTRODUCTION GENERALE
Le Camerounregorge d'un potentiel énorme en argiles
latéritiques très utiles en céramique et la construction
du bâtiment (Njoya et al., 2007 ; Tardy, 1993). A cause du
contexte socio-économique déplorable qui ne favorise pas les
populations locales d'accéder aux matériaux de construction
modernes et aux coûts élevés, tels que la tôle et le
ciment, de nombreuses habitations en zones rurales et parfois urbaines
demeurent encore construites avec les argiles locales. Dans l'optique de
réduire les coûts liés aux constructions d'une part et de
contribuer à la valorisation des matériaux argileux d'autre part,
de nombreuses études ont été prises en compte (Mamba
Mpelé,1997 ; Medjo Eko et al. 2006, 2012 ; Onana
et al., 2016 ; Ndjigui et al., 2016 ; Bomeni
et al., 2018). Il en ressort que l'utilisation des matériaux
argileux pour la construction pose encore des problèmes tant du point de
vue de la résistance mécanique que de la durabilité
(Milllogo, 2008 ; Enock, 2019). Toutefois, dans l'optique de pallier aux
insuffisances des caractéristiques de ces argiles latéritiques,
des essais de stabilisation chimique par ajout du ciment et/ou de la chaux
(Millogo, 2008 ; Medjo et al.,2012 ; Sontia, 2019) ont
été réalisé. Certains auteurs se sont
intéressés à une stabilisation physique des produits
céramiques résultant des mélanges d'argiles
latéritiques et alluviales aux différentes proportions et
à leur cuisson thermique aux températures variables de 0 à
1100 °C environ (Abomo Bidjanga, 2015 ; Onana et al.,
2016 ; Bitye, 2016 ; Ntouala et al., 2016) et aux
procédés de mélanges d'argiles latéritiques et des
fibres diverses pour améliorer leurs propriétés
géomécaniques (Diko et al., 2011 ; Millogo et
al., 2011; Medjo et al., 2012 ; Sontia, 2019). D'autres
sources bibliographiques ont utilisées des mélanges argiles et
fibres végétales (bagasses, melasses, coques du riz) (Medjo Eko
et al., 2006 ). Par ailleurs les récentes études
menées sur les matériaux de termitières s'accordent
à montrer leurs avantages dans les constructions durables et recyclage
écologiques du fait de leurs bonnes caractéristiques
mécaniques En effet lesprincipesde fabrication des blocs en
termitières,nécessitent de leur qualité géologique
avant utilisation(Adepegba, 1980). Ainsi, les termitières sont donc
considérées comme étant des matériaux
stabilisés naturellement en raison l'activité organique des
termites, par conséquent pourraient contribuer à une
amélioration adéquate des caractéristiques
mécaniques des argiles latéritiques. Ces matériaux
bioturbés n'ont pas été utilisés localement
à cause des critiques sur ses conséquences de pollution
environnementale dans les bâtiments (Millogo et al., 2001). Dans
le but d'apporter une revalorisation de ces matériaux
négligés dans la filière céramique, la
présente recherche vise à évaluer les comportements
géomécaniques des blocs de terre comprimées à base
d'argiles latéritiques et des matériaux de termitières de
la localité de Sa'a (Centre-Cameroun). Spécifiquement il s'agira
de :
- déterminer les caractéristiques des
matériaux argileux naturellement prélevés sur le plans
pétrographique, chimique, et minéralogique ;
- évaluer par comparaison les caractéristiques
physiques et mécaniquesdes matériaux naturels et de leurs
différents mélanges à l'état cru à fin de
juger de leur utilisation optimale dans l'industrie du bâtiment (bloc de
terre comprimée).
Pour parvenir à ces objectifs, les travaux
préconisés seront organisé comme suit :
- Chapitre I: généralités sur le milieu
naturel et les travaux antérieurs complémentaires ;
- Chapitre II : matériels et méthodes
analytiques ;
- Chapitre III : résultats ;
- Chapitre IV : interprétations et discussion des
différents résultats.
CHAPITRE
I : GENERALITES
INTRODUCTION
La notion de valorisation des matériaux locaux dans le
contexte actuel de développement du Cameroun a permis de
s'intéresser à la localité de Sa'a (Centre-Cameroun).
I.
APERCUE GEOGRAPHIQUE
I.1.
Localisation de la zone d'étude
La zone d'étude de Sa'a appartient et se situe presque
au centre du plateau sud-camerounais (Segalen, 1967). Elle s'étend entre
4°15' et 4°40' de Latitude Nord et entre 11°00' et 11°45'
de Longitude Est. Son altitude varie de 500 à 700 m d'altitude. Cette
altitude peut descendre à 300 m au voisinage des vallées de la
Sanaga et de l'Afamba. Sa superficie est d'environ 583,9 km². Sur le plan
administratif, la zone d'étude est située dans la région
du Centre, département de la Lékié (Fig. 1).
I.2.
Géographie physique
I.2.1.
Climat
Le climat de la zone d'étude est
caractérisé par les relevés météorologiques
recueillies dans les services de l'agriculture de l'arrondissement de Sa'a
(1980 - 2000). Le total annuel des précipitations varie entre 1400 mm et
1500 mm. La moyenne des températures pour la même période
est de 22,9 °C avec des minima en août (19,1°C) et des maxima
en mars et avril (31,1°C). Le diagramme ombrothermique de Bagnouls et
Gaussen (1957) établi à partir des données
pluviométriques et thermiques indique que le climat est de type
équatorial de transition à quatre (04) saisons inégalement
répartie ainsi qu'il suit :
- une grande saison de pluvieuse qui va de mi-aout à
mi-novembre ;
- une grande saison sèche qui va de décembre
à mi-mars ;
- une petite saison de pluie qui va de mi-mars a mis
juin ;
- une petite saison sèche qui s'étend de mi-juin
à mi-aout (Fig. 2).
I.2.2.
Végétation
La végétation du secteur d'étude est une
forêt équatoriale dégradée par la surexploitation
des sols pour les activités pastorale. L'exploitation anarchique des
essences précieuses est due à la forte poussée
démographique et au besoin des populations enmatériaux de
construction.
Figure. 1. Localisation de la zone
d'étude (d'après la carte élaborée par Nyassa
Ohandja et al., 2020 et modifiée).
Tableau
1. Données climatiques de la localité d'étude
(Période 1980-2000), d'après les services de l'agriculture de
l'arrondissement de Sa'a
Mois
|
janv.
|
fév.
|
mar.
|
avr.
|
mai
|
juin.
|
juil.
|
aout.
|
sept.
|
oct.
|
nov.
|
déc.
|
P (mm)
|
17
|
48
|
132
|
220
|
148
|
179
|
55
|
63
|
155
|
317
|
86
|
4
|
T (°C)
|
24,2
|
25,7
|
25,8
|
25,2
|
24,4
|
23,6
|
22,9
|
23
|
23,3
|
23,4
|
23,7
|
24,2
|
Figure
2.Histogramme ombrothermique du secteur d'étude, selon Bagnouls et
Gaussen (1957), établie à partir des données
météorologiques de la localité de Sa'a (1980-2000) (source
: Services de l'Agriculture de l'Arrondissement de Sa'a).
I.2.3.
Hydrographie
La zone d'étude appartient au bassin versant de la
Sanaga où le cours d'eau porte le même nom avec une superficie de
918 . La zone d'étude se trouve en rive gauche du fleuve Sanaga. Le
réseau hydrographique est dense et structurellement parallèle au
Nord et dendritique au Sud (Nyassa Ohandja et al., 2020). Les
principaux cours d'eau qui confluent avec la Sanaga sont entre autre la Sto, la
Logo, la Mbesse ayant des débits irréguliers pendant de
l'année (Anonyme, 2009).
I.2.4.
Orographie
La zone d'étude est située sur une plaine dont
les altitudes sont comprises entre 400 et 850 m (Fig. 3). Il appartient au
plateau sud camerounais, surnommé spécifiquement le «plateau
centrale» (Kueté, 1990). Cette zone présente trois (03)
unités morphologiques, à savoir (Fig. 4) :
- L'unité morphologique d'altitude inférieure
à 530 m ;qui représente la plaine très
répandue dans la zone d'étude. Elle occupe toute la partie Nord
de la zone.
- L'unité morphologique comprise entre 630 et 670 m,
indique des interfluves relativement peu étendus et surtout les jeunes
montagnes au sommet en forme de demi-orange ;
- L'unité morphologique supérieure à 670
m constituée de jeunes massifs montagneux aux pentes raides.
I.3.Géographie humaine et économique
Les populations autochtones de la région de Sa'a
appartiennent au groupe ethnique des Manguissas. Toutes fois, la ville attire
aussi de nombreux allochtones, tels que : les Etons, les Grassfields.
Autour de Sa'a, les populations sont concentrées dans les villages
situées aux abords des axes routiers.
Les activités économiques sont l'agriculture, la
chasse, la pêche et la cueillette. On y rencontre les cultures des
produits vivriers, comme : le manioc, l'igname, le macabo, ainsi que les
cultures maraichères comme la tomate, les légumes, le piment, le
gombo avec toutefois une prédominance des cultures cacaoyères.
Figure
3. Carte morphologique de la zone d'étude, réalisée
à partir de l'image SRTM.
Figure
4. Carte du réseau hydrographique (d'après l'image satellitaire
STRM).
II.
GEOLOGIE
II.1.
Substratum
Les formations géologiques de la localité
appartiennent à la Chaine Panafricaine de la zone mobile d'Afrique
centrale (Nzenti, 1998). Les formations rencontrées sont essentiellement
métamorphiques tels que les micaschistes, les quartzites et les gneiss
variés (Ngnotué et al., 2000, 2012 ; Li et
al., 2017). Elles sont d'âgespaléoprotérozoïque
à Néoprotérozoïque et Panafricain, compris entre 2,1
Ga à 500 Ma (Ngnotué et al., 2000, 2012 ; Li et
al., 2017). Elles se trouvent entre la série de Yaoundé au
Sud (Nzenti, 1998) et de Bafia au Nord (Tchakounté et al.,
2017). Les études géologiques de ces formations
métamorphiques ont montré qu'elles sont issues d'un
métamorphisme lié à la collision et à la subduction
cratonique (Ngnotué et al., 2012 ; Tchakounté
et al., 2017 ).
Les micaschistes couvrent 30 % de la superficie de la
région. Elles sont des roches feuilletées et formées de
muscovite, de quartz, de biotite, de grenat (Ngo'o Ze, 2020) et
présentent les intercalations de quartzites.
Les quartzites quant à eux sont essentiellement
constitués de quartz associé à la muscovite (Nyassa et
al., 2020). Elles couvrent une superficie de 43% environ. Elles forment
des bancs très puissants et sont à l'origine de microreliefs
fréquemment plus ou moins accidentés dans la zone.
Les gneiss occupent environ 25% de la surface totale de la
région. Ils sont localisés en association avec les micaschistes
et les quartzites. Ce sont des roches à grain fins à foliation
nette présentant régulièrement des intercalations de
quartzites.
II.2.
Sols
La région d'étude appartient au domaine des sols
ferralitiques (Vallerie, 1973 ; Nyassa Ohandja, 2010). Formés aux
dépens des roches métamorphiques, ils sont majoritairement rouges
dans l'unité de relief supérieure à 600m d'altitude, ocres
dans l'unité de relief comprise entre 500 et 600 m et jaune dans
l'unité inférieure à 500 m sont donc inégalement
répartis.
Sur le plan physique, ces sols présentent
généralement des épaisseurs qui varient entre 2 et 5m
dépendant de la nature du substrat rocheux. Le niveau superficiel est
argilo-sableux (35 à 45% d'argile). Ce taux d'argile augmente
progressivement (50 à 55%) jusqu'au niveau d'altération, dans
lequel on observe une chute assez brutale (20 à 25%)accompagnée
d'un accroissement sensible de limons (Medjo Ako'o, 2000). Le niveau
gravillonnaire se compose de cailloux et de blocs d'épaisseurs variables
(0,5 à 1,5 m).
Figure
5. Carte géologique de la zone d'étude, selon Nyassa et al.
(2020) et modifiée.
III.
TRAVAUX ANTERIEURS
De nombreux auteurs se sont intéressés à
l'étude des matériaux argileux. Bon nombre de ces études
s'accordent à penser que l'utilisation de ces matériaux est
tributaire de leurs compositions chimiques et minéralogiques, de
certaines caractéristiques physiques (granularité, retrait,
plasticité et résistance à la rupture et à la
flexion) et des conditions de cuisson (température, atmosphère,
et temps de cuisson) (1996 ; Hajjajiet al., 2002 ;
Laibiet al., 2017).
III.1.
Minéralogie des argiles latéritiques et des
termitières
III. 1.1
Minéralogie des argiles latéritiques
Certaines sources bibliographiquessur les argiles
latéritiques de la région d'Ayos (Edang, 2014), ont montré
que leur minéralogie est constituée principalement de la
kaolinite (30%), du quartz (18%), de la goethite (18%), d'anatase(18%), de la
muscovite (6%), de la gibbsiste, d'hématite et d'ilménite
(3%).
Les argiles latéritiques évoluantsurschistes de
Ngoumou(Ekodeck, 1984 etles chloritoschistes de la série de
Mbalamayo-Bengbis (Onana, 2010) se composent de quartz, muscovite, illite,
kaolinite, goethite et hématite (Onana, 2010). D'après Ntouala
(2014) les argiles latéritiques d'Ayos renferment principalement du
quartz, de la muscovite, de la gibbsite, de la kaolinite, de l'illite, de la
goethite et de l'hématite. À Meka et Messe, proche de
Yaoundé, les matériaux argileux sont respectivement
constitués de quartz, hématite, gibbsite, anatase, kaolinite et
les traces de smectite (Sontia, 2019). Cette minéralogie est
différente de celle des vertisols de la vallée du Logone qui se
caractérisent par une importante présence de smectite
associé à de la kaolinite (Temgaet al., 2017).
Laibiet al. (2017) ont montré que les
matériaux argileux du Benin sont majoritairement constitués de
kaolinite, illite, quartz en grande proportion et minoritairement de
lamicrocline et d'anatase.
III. 1.2
Minéralogie des matériaux de termitières
Momah et Okieimen (2019) ont signalé que les
matériaux destermitières de Ika au Nigéria sont
principalement constitués d'hématite (60,10 - 83,78 %),
d'Antigorite (5,24- 27,17 %) et de quartz (7,14 - 14,67 %).
Boyer (1965) a trouvé dans les termitières de
Bellicositermes-Bellicosusrex, des néoformations d'illite, d'halloysite,
de métahalloysite, de gibbsite et de boehmite.Sys (1957) a
signalé l'existence de la montmorillonitedans les grosses
termitières évaluant sur les sols ferrallitiques à
kaolinite de la région d'Elisabethville.
III. 2.
Géochimie des argiles latéritiques et des termitières.
La composition chimique d'une argile a une grande influence
sur ses propriétés céramiques au séchage et
à la cuisson (Baccour et al., 2017). Certaines études
géochimiques ont été développées par
certains auteurs évoqués dans la suite de cette partie.
III.
2.1. Géochimie des argiles latéritiques
Selon Ngon Ngon (2007), les argiles latéritiques de
Yaoundé sont caractérisées par des fortes teneurs en SiO2
(40-50 %) et modérées en Al2O3 (24- 32 %).Pour Nguembou (2015),
les argiles latéritiques de Monatéle révèlent des
proportions élévées de SiO2 (59,2-79,99 %),
modérée à faible en Al2O3 (8,84-23,59 %) et faible en
Fe2O3 (4,99- 6,24 %).
Temga et al.(2017) ont signalé des
concentrations élevées par ordre d'importances de silice (61- 78
%), d'alumine (7- 16 %) et de fer (1,78- 6,92%) au sein des matériaux
gonflants de la vallée du Logone (Cameroun).
Les travaux de Laibi et al. (2017) soulignent que la
silice et l'alumine sont deux (02) oxydes majeurs des matériaux argileux
duBénin traduisant ainsi qu'ils sont des aluminosilicates.
Selon Daoude et al.(2014), les matériaux
argileus d'Amezmiz (Maroc) sont caractérisés par des teneurs
élevées en SiO2, Al2O3, et Fe2O3 considérés comme
oxydes majoritaires, associées aux d'autres oxydes mais en faibles
proportions (MgO, Na2O, TiO2 et K2O). Ces résultats sont similaires
à ceux obtenus par Hajjaji et al. (2012) sur les
matériaux argileux de la Valley de Ourika (Maroc) et Onana et
al. (2016) sur les argiles latéritiques de
Monatélé.
III.
2.2. Géochimie des termitières
L'action des termites sur les caractéristiques
chimiques des sols entraine essentiellement un enrichissement chimique
lié aux apports organiques, hydriques et à l'incorporation
biologique des matériaux argileux de termitières (Kidinda,
2016).
Les termitières d'Abuja au Nigéria sont donc
onstituées de silicates (Si : 27,40 %), de Fer (Fe 15,97 %) et
d'aluminium (Al : 14,05 %) (Mahamat, 2016). Ces résultats sont
communément reconnus par Millogo et al.(2011) sur les
termitières de Kofila (Burkina Faso) avec des fortes concentrations de
silice SiO2 (72,78 %) et d'alumineAl2O3 (22,55 %) associées à la
faible proportion de fer (Fe : 2,49 %). Par contre, ces teneurs
géochimiques sont différentes de celles obtenues par (Kidinda,
2016) sur les termitières de Lubumbashi (Congo). Elles sont
caractérisées par une faible présence de Si et des
proportions importantes de titane (10285 ppm), de fer (5,80 %) et de potassium
(5,98 %).
III.3.
Propriétés physiques des argiles latéritiques et des
termitières.
La géotechnique est l'étude des
propriétés des sols et des roches dans leurs relations avec les
ouvrages du génie civil. Elle participe à la connaissance des
propriétés des argiles dont l'emploi par la société
moderne croît avec le temps. D'après Baccour et al.
(2008), les zones de dépôts d'argile ont un fort potentiel
économique, et la composition minéralogique du sol, la
plasticité et porosité sont des propriétés
fondamentales pour les applications industrielles.
III.3.1.Propriétés physiques des argiles
latéritiques
L'étude géotechnique réalisée sur
des formations latéritiques de Yaoundé par Ngon Ngonet
al.(2009), a révélé des valeurs moyennes de limites
de liquidité de 44,6 % contre 91,6 %, et les limites de
plasticité de 22,4%. Les caractéristiques physiques entrainent
que ces matières premières sont appropriées pour la
poterie, ainsi que la fabrication de briques et des carreaux. Les travaux de
Ntouala (2014) sur les argiles latéritiques d'Akok-Makak ont
montré qu'elles se composent de 43 % de sables, 4 % de limons et 53 %
d'argiles.
Les matériaux argileux d'Ebebda, présentent une
granulométrie étalée (Nguessi, 2015). Ils ont ainsi une
teneur moyenne à modérée en sables (38,48 %), en fines
(34,08 %) et en limons (26,61 %). Ces résultats sont différents
de ceux obtenus par Sontia (2019) sur les argiles latéritiques de
Bengbis qui présentent une granulométrie
semi-étalée et dont la composition granulométrique est
caractérisée par : 49 à 54% d'argiles, 8 à
8,55% de Limons, 39 à 41% de sables et moins de 1% de gravier.
III.3.2.Propriétés physiques des
termitières
Les travaux de Millogoet al.(2011)sur les
matériaux des termitières de Kolifaont
révélé qu'ils se composent de 46% de sable, 44% de silt et
seulement 10% d'argile avec un indice de plasticité de 11%,
caractéristique d'une plasticité moyenne.
Momah et Okieimen (2019) dans la caractérisation
minéralogique, géochimique et géotechnique des
termitières au Nigéria révèlent que leur
granulométrie est faite de sables fins, avec les indices de
plasticité compris entre 0,82 et 28% ce qui leur prônent des sols
de faible plasticité (Clayton and Juckes, 1978) à moyenne
plasticité (Burmister, 1948).
III.4.
Caractéristiques mécaniques des argiles latéritiques et
des termitières.
III.4.1.
Caractéristiques mécaniques des argiles latéritiques.
La caractérisation physico-chimique et mécanique
des produits céramiques résultant des mélanges de
silicates et de feldspaths aux matériaux argileux bruts de Douala a
montré que les valeurs de la résistance à la flexion des
matériaux bruts (2 à 8 Mpa) sont inférieures à
celles des mélanges (15 à 20Mpa), selon NgonNgonet
al.(2013).
Botny (2017) s'est intéressé à l'aspect
céramique des produits de cuisson issus des mélanges à
base des matériaux latéritiques et alluvionnaires
développés sur schiste à Akok-Yebekolo et Nkolessong.Il en
ressort de son étude que les argiles latéritiques sont
caractérisées par une moyenne de résistance à la
flexion moyenne (3,4 Mpa) inférieure à celle des argiles
alluvionnaires (5,2 Mpa).
Les études réalisées par Sorgho et
al.(2016), sur les propriétés mécaniques des
géo- matériaux argileux associant la décoction de
Néré montrent des valeurs de résistances mécaniques
très élevées et que leur comportement devient
viscoplastique.
Les résultats obtenus par Abomo (2015) sur la
caractérisation géo mécanique des mélanges argiles
latéritiques et argiles alluviales de Batouri ont montrés qu'en
fonction du taux d'absorption d'eau, les matériaux étudiés
présentent des propriétés physico-mécaniques
acceptables pour la fabrication des briques denses (= 2Mpa).
III.4.2.
Caractéristiques mécaniques des termitières
Les travaux effectués par Manevahirintso (2017) dans la
stabilisation des sols par la termitière ont permis de montrer que la
substitution de 15 % du sol par des termitières de trois origines
différents, Ambatondrazaka, Alakamisy-Fenoarivo et Vontovorona, montre
une nette augmentation de la résistance à la compression 2,2Mpa
à 3.2 MPa ; 6,4 Mpa à 9,8 MPa ; 7,8 Mpa à 9,9
Mpa respectivement à 2, 7 et 14 jours.
Les travaux d'Aderibigbe et al. (2017) en vue
d'explorer la possibilité de remplacer partiellement le ciment par de la
poudre de termitière (10, 20, 30, 40 % de remplacement) dans les briques
de terre à base des matériaux argileux latéritiques
relèvent que les briques fabriquées à un taux de
remplacement de 10 % avec un taux d'absorption de 10 % dans les mélanges
sembleraient obtenir des meilleures résistances à la compression
estimées à 2,20 Mpa à 28 jours qui serait largement
au-dessus de celles(1,75 Mpa) des normes fixées par la Nigeria
Industrial Standard (NIS). Des travaux similaires effectués par Mahamat
(2016) soulignent que des remplacements du ciment par de la poudre de
termitière au-delà de 60 % faisaient décroitre les
résistances à la compression. De plus l'étude
révèle également que les meilleures résistances
à la flexion se situent autour de 7 Mpa avec un taux de remplacement de
20 % à 7, 14 et 28 jours.
CONCLUSION
La localité d'étude (Sa'a) située au
centre de la région de Yaoundé, appartient au plateau sud
Camerounais. Elle est soumise à un climat équatorial de
transition à quatre(04) saisons alternant entre 02 saisons sèches
et deux(02) saisons de pluie. Cette région appartient au bassin de la
Sanagadont le réseau dense est constitué de structure
parallèle au nord et dendritique au sud. La végétation est
constituée de formations forestières au Sud de la
zoned'étude et qui passe progressivement à une savane
périforestière au Nord.Le socle appartient au domaine Central de
la chaine panafricaine d'Afrique Centrale.Les formations géologiques
sont essentiellement des roches métamorphiques dont les faciès
les plus fréquents sont les micaschistes, les quartzites et les gneiss.
Les sols de la région de Sa'a sont en majorité des sols
ferralitiquesformés aux dépens des roches
métamorphiques.On y encontre les argiles latéritiques et les
termitières qui font l'objet du présent travail. Plusieurs
travaux antérieurs ont été présentés sur les
caractéristiques minéralogiques, géochimiques,
physico-mécaniques de ces types de matériaux argileux. Les
matériels et méthodes utilisés pour atteindre les
objectifs fixés sont présentés dans le chapitre suivant.
CHAPITREII : MATERIELS ET METHODES
INTRODUCTION
La connaissance des matériaux en vue de leur
utilisation consiste en la maitrise de leurs propriétés. Elle
implique l'usage de certains matériels et conséquemment, des
méthodes analytiques particulières.
I.
RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE
La recherche bibliographique a permis premièrement de
rentrer en contact avec les savoirs établis (minimum). Elle a
contribué par la suite, à collecter toutes les informations
susceptibles d'aider à la rédaction de la problématique et
l'orientation des travaux de terrain (mémoires, publications
scientifiques, cartes de reconnaissance).
II.
TRAVAUX DE TERRAIN
Les travaux de terrain ont consisté premièrement
en la localisation précise et détaillée du site
d'échantillonnage, deuxièmement, à la description du site
et des matériaux qui le caractérisent et troisièmement, au
conditionnement et au prélèvement des échantillons. Ces
étapes ont requis l'usage de matériels tels que les cartes
topographique et géologique, un GPS de marque Garmin, une boussole, le
code Munsell, une pelle et une machette, un décamètre et des sacs
à échantillonner.
II.1.Localisation des sites d'échantillonnages
Durant la campagne de terrain, deux (02) sites de
prélèvements des argiles latéritiques et des
termitières distants d'environ 3 km chacun ont été retenus
dans la localité (Fig. 6). Les coordonnées de localisation y
affèrent sont consignés dans le tableau
(2).Eligzogo(4°21'56''N, 11°25'42,4''E) et Nkolmebanga
(4°23'58''N, 11°24'59,9''E) ont servis de sites de
prélèvements des termitières tandis que Nkoleboma
(4°26'06''N, 11°26'49''E) et Nkolmebanga (4°24'06''N,
11°25'1,3''E) sont autres sites de prélèvement des argiles
latéritiques (Tableau 2).
II.2.
Echantillonnage et codification
Le prélèvementdes échantillons a
nécessité certaines précautions. Celui des
échantillons d'argiles latéritiques s'est fait à au moyen
d'une pioche, et d'une pelle effectuée à la faveur d'une
tranchée rafraichie à l'aide d'une machette. Le même
matériel a été utilisé
Figure
6. Carte de localisation des différents sites de
prélèvements d'argiles latéritiques et des
matériaux de termitières.
Tableau
2. Coordonnées des points de prélèvement
Désignation échantillons
|
Codification échantillons
|
Latitude (N)
|
Longitude (E)
|
NKM-T
|
Termitière de Nkolmebanga
|
4°23'58''
|
11°24'59,9''
|
EEZ-T
|
Termitère de Elizogo
|
4°21'56''
|
11°25'42,4''
|
NKM-A
|
Argile latéritique de Nkolmebanga
|
4°24'06''
|
11°25'1,3''
|
NKE-A
|
Argile latéritique de Nkoléboma
|
4°26'06''
|
11°26'49''
|
pour le prélèvement des termitières. A
l'aide d'un double décamètre les hauteurs et diamètres de
bases ont pu être évalués pour les termitières et
les épaisseurs pour les tranchées d'argiles latéritiques.
100 grammes de chaque échantillon a été
prélevé et conditionné dans des sacs en plastique, en
prenant soin d'éviter toute contamination pour les analyses
minéralogiques et chimiques. Pour les essais géotechniques, 04
sacs de 50 kg de chacun des matériaux par site a été
prélevé et conditionné. La codification des
échantillons prélevés comporte trois (03) lettres
majuscules désignant la localité, suivie du type de
matériaux prélevés. NKM-T et EEZ-T désignent
respectivement les échantillons de termitières
prélevés dans les sites Nkol-Mebanga et EligZogo. NKM-A et NKE-A
les échantillons d'argiles latéritiques prelevé dans les
sites de NkolMebanga et de NkolEboma.
III.
TRAVAUX EN LABORATOIRE
Les travaux effectués en laboratoire se sont
déroulés au Laboratoire de Géologie de l'Ingénieur
et d'Altérologie (LGIA) de la Faculté des Sciences de
l'Université de Yaoundé I, au laboratoire de la Mission de
Promotion de Matériaux Locaux (MIPROMALO) et dans les laboratoires de
Géosciences de l'Ontario Geological Survey à Sudbury (Canada).
Ces travaux ont consisté en la détermination des
caractéristiques minéralogiques, géochimiques,
géotechniques et mécaniques des matériaux.
III.1.
Minéralogie
La minéralogie des poudres d'argiles
latéritiques et des poudres de termitières a été
déterminée par diffractométrie des rayons X (DRX). La
diffraction des rayons X est l'une des techniques couramment utilisées
pour l'identification des espèces minérales cristallisées
d'une matière première.
Un faisceau de rayons X est diffracté sur un
réseau de plans cristallins selon la loi de Bragg :
où:
n : ordre de la diffraction,
ë : longueur d'onde de la source émettrice,
d : espacement entre deux plans parallèles successifs
du réseau cristallin.
Pour une source émettrice de rayons X donnée
(ë), le balayage selon un angle d'incidence (è) d'une
préparation représentative d'un échantillon, permet
d'accéder à la connaissance de tous les espacements
réticulaires (d) de cet échantillon (Millogo, 2008). Elle est
effectuée sur une poudre d'échantillons dont la
granulométrie est < 80 um. Les analyses ont été
réalisées à l'aide d'un PAN Analytical X' PERT PRO.
La composition quantitative des phases minérales est
obtenue par les étapes suivantes :
- tracer le bruit de fond du diffractogramme obtenu,
- mesurer les hauteurs des pics principaux identifiés
et faire la somme,
- rapporter les hauteurs des pics principaux de chaque
minéral identifié à la somme totale. Le résultat
obtenu correspond à la proportion du minéral dans
l'échantillon.
III.2.
Géochimie
Les éléments chimiques majeurs ont
été déterminés par fluorescence X. Ces analyses
tout comme la minéralogie ont été effectuées
à GeoLabs. Pour la fluorescence X, l'échantillon finement
broyé à une granulométrie inférieure à 75
ìm. Douze (12) grammes sont prélevés puis
mélangés à une poudre cellulosique non détectable
par fluorescence X, servant de liant. Le mélange associé à
une pastille de 35 mm de diamètre et 0,5 mm d'épaisseur, est
déposé sur un porte échantillon en plastique dur pour
être pressé puis introduit dans le spectromètre pour
être analysé. La surface de l'échantillon est aplanie par
pressage avec une plaque en verre pour stabiliser les particules. Au cours de
la rotation, le porte-échantillon effectue 15 tours par minute. L'angle
de balayage varie entre 50 et 60 degré (°). Le tube et le
détecteur rotent simultanément (technique de Bragg-Brentano).
III.3.
Essais d'identifications géotechnique
Les essais géotechniques sont ceux pratiqués sur
les échantillons d'argiles latéritiques et de termitières.
Ces essais ont été réalisés dans le laboratoire de
la Mission de Promotion de Matériaux Locaux (MIPROMALO) de
Yaoundé et dans le Laboratoire de Géologie de l'Ingénieur
et d'Altérologie de l'Université de Yaoundé I. Il s'agit
des limites d'Atterberg, de l'essai au bleu de méthylène, de
l'analyse granulométrique par tamisage et par
sédimentométrie, de la matière organique.
III.3.1.Analyses granulométriques
L'analyse granulométrique a pour but de
déterminer le pourcentage en masse des différents constituants
d'un matériau du sol aux dimensions supérieures à 0,10 mm.
Elle s'effectue par tamisage et par voie sèche après lavage et
par sédimentation. Cette analyse se déroule selon les normes
françaises NFP 94 - 056 et NFP 94 - 057 (AFNOR, 1996).
III.3.1.1 Granulométrie par tamisage
L'essai est réalisé selon la norme
française NF P 94 - 056 (1996). Il consiste à fractionner un sol
en plusieurs fractions de grains (ou particules) de dimensions
décroissantes au moyen d'une série de tamis et, à peser
successivement le refus cumulé sur chaque tamis. La masse de refus
cumulé sur chaque tamis est rapportée à la masse totale de
l'échantillon soumis à l'analyse.
III.3.1.2 Granulométrie
sédimentométrie
La sédimentométrie consiste à mesurer la
densité d'une suspension (particules solides immergées dans
l'eau) en fonction de la vitesse de sédimentation (ou de
décantation) des particules. Elle est basée sur la loi de Stockes
qui exprime, la relation entre la vitesse de décantation et le
diamètre d'une particule supposée sphérique (Peltier et
Rumpler, 1959). Cette loi s'écrit :
avec V: vitesse de décantation (cm/s),
ñs et ñw: masse volumique
des particules solides et masse volumique de l'eau (g/cm3)
g: accélération de la pesanteur,
D: diamètre de la particule (cm),
ç: la viscosité du liquide (en poise).
Les particules inférieures à 80 um
séparées du reste du sol par tamisage, sont mises en suspension
dans l'eau additionnée d'un défloculant
(Hexamétaphosphate). Celles-ci sédimentent à
différentes vitesses en relation avec leur taille. Au moyen d'un
densimètre, on mesure l'évolution dans le temps de la masse
volumique de la solution et la profondeur d'immersion de l'appareil. Les
lectures sont faites à 0,5 - 1 - 2- 5 - 10 - 30 - 120 - 300 et 1440
minutes. La distribution pondérale de la taille des particules est
calculée à partir de ces données. L'analyse
sédimentométrique a été réalisée
selon la norme NF P 94 - 056.
III.3.2.
Essais de détermination des limites d'Atterberg
Les limites d'Atterberg ou limites de consistance sont des
teneurs pondérales en eau, caractéristiques du sol. Elles
correspondent à des comportements particuliers de celui-ci sous l'action
des variations de la teneur en eau. Elles sont déterminées sur la
fraction de sol passant au travers du tamis 400 ìm.Ces limites qui
s'expriment en pourcentage sont :
- Ws, limite de retrait (teneur en eau d'un sol remanié
caractérisant la transition entre un état solide avec retrait et
un état solide sans retrait) ;
- Wp, limite de plasticité (teneur en eau d'un sol
remanié caractérisant la transition entre un état
plastique et un état solide - le sol durcit et se fissure) ;
- Wl, limite de liquidité (teneur en eau d'un sol
remanié caractérisant la transition entre un état liquide
et un état plastique). Seules les limites de liquidité et de
plasticité ont été déterminées en
laboratoire.
A partir des résultats obtenus, on détermine
l'indice de plasticité (Ip). Cet indice définit l'étendue
du domaine plastique du sol entre les limites de liquidité et de
plasticité. Sa formule est :Ip = Wl - Wp
L'essai s'effectue en deux phases d'après la norme NF P
94 - 051 (Noémie, 2002) :
- recherche de la teneur en eau Wl pour laquelle, une rainure
de dimension normalisée, pratiquée dans le sol disposé
dans la coupelle de Casagrande se ferme sous l'action de 25 chocs
appliqués de manière normalisée ;
- recherche de la teneur en eau Wp pour laquelle, un cylindre
de sol de diamètre 3 mm, confectionné manuellement, se fissure
lorsqu'on le soulève.
III.3.3.
Test de bleu de méthylène (VBS)
L'essai VBS est réalisé suivant la norme NF P 94
- 068(1998). Il s'agit ici d'un paramètre permettant de
caractériser l'argilosité d'un sol. Ce paramètre,
noté VBS, représente la quantité de bleu de
méthylène pouvant être adsorbée sur les surfaces
externes et internes des particules argileuses contenues dans la fraction du
sol considéré ; c'est donc une grandeur directement liée
à la surface spécifique du sol. L'essai consiste à
introduire progressivement du bleu de méthylène dans une
suspension de sol maintenue en agitation. On prélève
périodiquement une goutte de la suspension que l'on dépose sur un
papier chromatographique. Dès qu'une auréole bleutée se
développe autour de la tâche ainsi formée, on peut
considérer que l'adsorption de bleu de méthylène sur les
particules d'argile est terminée. En effet, c'est l'excès de bleu
de méthylène qui apparait dans l'auréole. La VBS traduit
globalement la quantité et la qualité de la fraction argileuse du
sol. Elle s'exprime en grammes de bleu pour 100 g de sol. La classification des
sols d'après l'essai est (Chasssagneux,1995) :
- VBS < 0,2 : sol sableux (sol insensible à
l'eau) ;
- 0,2 = VBS < 2,5 : sol limoneux (sol peu plastique et
sensible à l'eau) ;
- 2,5 = VBS < 6 : sol limono-argileux (sol de
plasticité moyenne) ;
- 6 = VBS < 8 : sol argileux ;
- VBS = 8 : sol très argileux.
III.3.4.
Teneur en matière organique
La teneur en matière organique (M.O) a
été obtenue après calcination au four porté
à 550 (°C) pendant 4h. La perte de masse observée sous forme de
cendre et de CO2 est attribuée à la matière organique
(Heiri et al., 2001). Le poids de matières organique est obtenu
par différence entre le poids total et le poids des cendres.
avec :
- Masse de prise d'essai ;
- Masse du matériau après calcination
Les sols dont la teneur en M.O est inférieure à2
% sont qualifiés de sols pauvres en matière organique.
Géotechniquement, ils prennent la dénomination de sols
inorganiques (Ceratec, 1987 ; Guerraou et al., 2008).
III.4.
Classifications géotechniques
III.4.1.
Classifications USCS
La classification USCS (Unified Soils Classifiaction System)
est un système complet à l'intérieur duquel 15 types de
sols sont retenus. Chacun de ces sols est constitué d'un symbole
composé de deux (02) caractères. Par ailleurs, plusieurs
combinaisons sont possibles par l'emploi du double symbole, ceci pour
classifier les sols à l'intérieur desquels la
granulométrie comme la plasticité jouent un rôle. Ces
combinaisons permettent de classifier le sol dont l'existence n'a pas
été prise en compte dans les 15 précédents. Les
symboles sont les abréviations des terminologies communément
utilisées par les ingénieurs. Ce système proposé
par Casagrande est basé sur les caractéristiques
granulométriques pour les sols à faible pourcentages de fraction
fine. Ces pourcentages, devraient être suffisamment faibles pour ne pas
affecter le comportement géotechnique du matériau. Par contre,
pour les sols qui contiennent une fraction fine très importante, cette
classification sera basée sur la plasticité.
Les caractéristiques granulométriques et
plastiques retenues sont :
- Le pourcentage de graviers, sables et fines ;
- La forme de la courbe granulométrique ;
- La limite de liquidité et l'indice de
plasticité ;
- Il existe également la classification AASHTO
présenté par la suite.
III.4.2.
Classification AASHTO
La classification AASHTO (American Association of State
Highway and Transportation Officials) est un système de classification
des sols dont le principe repose sur la variation des teneurs des fractions
granulométriques, de la limite de liquidité et de l'indice de
plasticité. Le protocole consiste à passer de la gauche vers la
droite de l'abaque. Les sols les plus grenus sont dans les classes A-2-6 et
A-2-7 tandis que les sols fins (passant au tamis 0,080 mm > 35 %) sont dans
la classe A-7-5 et A-7-6. La classification des sols est
complétée par ajout de l'indice de groupe (Ig). Cet indice est
mis entre parenthèse et placé après la classe. Il apporte
des précisions sur la performance du matériau.
III.5.
Confection des éprouvettes
III.5.1.
Préparation de la pâte
La
préparation a pour but d'éliminer les cailloux et les
impuretés, homogénéisé, humidifier le
matériau pour obtenir une bonne pâte. Pour cela les
matériaux sont préalablement broyés à l'aide d'un
mortier, puis tamisés (Fig. 7).
III.5.2.
Façonnage
Le façonnage, donne à la pâte une
cohésion suffisante en améliorant son état plastique. Il
se fait soit par mouillage additionnel, soit par injection de vapeur d'eau.
Les éprouvettes de blocs de terre comprimées ont
été confectionnées selon les normes Camerounaise sur les
blocs de terre comprimées (Anonyme, 2006). Ainsi les matériaux
à
Figure
7. Mélange argiles latéritiques + termitières.
Figure
8. Blocs de terres comprimées des matériaux naturels (1, 2) et
des mélanges (4, 5, 6, 7, 8 et 9).
Tableau 3.Désignation et
composition des différents mélanges
Temps
duré de cure
21 jours
|
% d'ajouts de termitières
|
mélanges
mélanges
|
21 jours
|
0%
|
NKM-A
EEZ-T+ NKM-A
|
5%
|
NKM + EEZ-T
|
10%
|
15%
|
40%
|
100%
|
EEZ-T
|
0%
|
NKE-A
EEZ-T+ NKE-A
|
5%
|
NKEA + EEZ-T
|
10%
|
20%
|
40%
|
100%
|
EEZ-T
|
0%
|
NKM-A
NKM-T+NKM-A
|
5%
|
NKM-A + NKM-T
|
10%
|
15%
|
40%
|
100%
|
NKM-T
|
0%
|
NKE-A
|
5%
|
NKM-T+NKE-A
|
10%
|
15%
|
40%
|
100%
|
NKM-T
|
l'état naturels et les
différents mélanges élaborés à partir 2500 g
de matériaux ont été introduit dans un moule
parallépipédique (4x4x16 cm) puis pressés par une presse
hydraulique de laboratoire de charge 100 kN (Fig.8). Les résultats des
mélanges et matériaux à l'état naturel sont
indiqués dans le tableau 3.
III.5.3. Séchage
Le séchage des produits façonnés a pour
but d'éliminer l'eau qui a été ajoutée au cours du
mélange. Les blocs de terre obtenue sont ainsi séchés
à l'aire libre pendant 21 jours puis étuvées à 105
°C pendant 24 h ceci à fin d'éviter toutes fissurations.
III.6.
Evaluation des caractéristiques physiques et hydriques des BTC
III.6.1.
Couleur
La couleur des matériaux naturel et des blocs de terre
comprimée (BTC) a été déterminée par
observation visuelle et comparative des gammes de couleurs avec le code Munsell
Soils Charts (2000).
III.6.2.Absorption d'eau
Le test d'absorption d'eau permet de déterminer le taux
d'absorption d'eau (WA). C'est la capacité pour une éprouvette de
matériau à absorber de l'eau pendant une unité de temps.
Il est exprimé en pourcentage (%). Il a été
effectué suivant la norme ASTM 0 -200. Le principe consiste à
faire la différence de masses (M) de l'éprouvette de
matériau avant après son séchage-étuvage et
l'immersion dans l'eau, pendant 24h. L'équipement nécessaire
à la réalisation de ce test est le suivant : étuve,
bac d'immersion et balance sensible. Le taux d'absorption est
déterminé par la relation :
WA
M1 : masse en gramme de l'éprouvette avant
immersion ;
M2 : masse en gramme de l'éprouvette après
immersion.
III.3.6.4.2. Retrait linéaire
Le retrait linéaire est le rapport de la variation de longueur de l'éprouvette de
matériau après séchage pendant à au moins 14 jours
(NC 102-115 : 2002-06). Le but est de mesurer le
rétrécissement des blocs après séchage. Le principe
de l'essai consiste à mesurer la longueur du bloc à la confection
et après 14 jours au moins. Soit la longueur de l'éprouvette avant séchage et sa longueur après séchage. Le matériel
utilisé est le pied à coulisse. Le retrait linéaire est donné par la relation ci-après :
.
avec et en (mm).
III.7.
Evaluation des caractéristiques mécaniques des
éprouvettes
Les essais mécaniques ont été
réalisés sur les éprouvettes en blocs de terreainsi
confectionnées après 21 jours de cure à l'air libre. Ces
essais ont reposé sur les tests de résistance à la flexion
et à la compression.
III.7.1.
Résistance à la flexion
La résistance à la flexion est la contrainte
limite avant la rupture en flexion d'un matériau (Aliprandi, 1979). Elle
a été déterminée par la méthode des trois
points. La briquette est placée sur deux appuis cylindriques,
parallèles et horizontaux se trouvant sur le plateau fixé sur un
piston mobile selon le plan vertical d'une presse hydraulique. Au-dessus de
l'éprouvette, un troisième appui cylindrique, situé
à égale distance des deux autres est monté sur une
traverse reliée à un anneau dynamométrique. La
résistance à la flexion est donnée d'après Calister
(2007) par la relation :
avec : résistance à la flexion (Mpa) ;
P : charge de la rupture (N) ;
e : épaisseur de l'éprouvette (mm) ;
L: distance entre les appuis (50 mm) ;
i : largeur de l'éprouvette (mm).
a
Figure
9. Presse mécanique (a) et appareil de
flexion en trois points de type ELE International (b).
III.7.2.
Résistance à la compression
Ce test permet de déterminer la résistance
à la compression des blocs destinés à la maçonnerie
afin d'obtenir des résultats comparatifs indépendants du format
du bloc. L'essaise déroule selon la norme camerounaise pour brique de
terres comprimée (NC 102-115 -2006). Il a été
réalisé au laboratoire de promotion des matériaux locaux.
Le principe consiste à soumettre chaque éprouvette, à une
compression simple jusqu'à rupture (Fig. 9b). La charge maximale ainsi
que la surface d'écrasement de l'éprouvette permettent de
calculer la résistance à la compression des blocs de terre
d'après la formule suivante :
: Résistance à la compression des blocs en Mpa ;
F : Charge maximale supportée par le bloc en
KN ;
S : surface moyenne des faces d'essai en cm.
b
a
CONCLUSION
Les travaux effectués ce sont déroulés
sur le terrain et en laboratoire. Les travaux de terrain ont consisté
à la description macroscopique des matériaux, à leur
prélèvement puis leur codification. Les travaux de laboratoire
quant à eux ont porté sur la détermination de la chimie,
de la minéralogie et des caractéristiques
physico-mécaniques des matériaux et des éprouvettes BTC.
Les résultats retenus de ces travaux seront présentés dans
le prochain chapitre.
CHAPITRE
III : PRESENTATION DES RESULTATS
INTRODUCTION
Les investigations pratiques et de laboratoire ont abouti aux
résultats qui sont présentés dans ce chapitre. Ils
s'articulent autour de trois (03) volets : la description macroscopique
des matériaux étudiés, la caractérisation
minéralogique, chimique, géotechnique et mécanique.
I.
Description des matériaux latéritiques et termitières
1.1.
Matériaux latéritiques
I.1.1.Argile latéritique de Nkolmebanga
L'argile latéritique prélevée sur
tranchée routière rafraichie à Nkol-Mebanga (Fig. 10) est
un matériau rouge (2,5YR 3/6), épais de 1,40 m. Sa texture est
argileuse et sa structure est grumeleuse. On y observe la présence des
racines et des radicelles. La fraction argileuse est prédominante avec
de fins grains de quartz.
I.1.2.
Argile latéritique de Nkoléboma
L'argile latéritique est aussi prélevée
sur tranchée routière à Nkoléboma (Fig. 11). Il est
un matériau de couleur rouge (2,5YR 3/6). Son épaisseur visible
est de 1,40 m et Il présente une texture argileuse. Sa structure est
grumeleuse. Le chevelu racinaire est presque inexistant.
I.2.Matériaux de termitières
I.2.1.Termitière de Nkolmebanga
La termitière de Nkolmebanga est de la forme conique
(Fig. 12) avec un diamètre de base (DB) et une hauteur (H) de sa partie
épigée respectivement entre 1,0 et 1,20 m ; 1,40 et
I.2.2.
Termitière d'Eligzogo
Les matériaux prélevés sur la
termitière d'Eligzogo, d'un diamètre de base (DB : 2,10-2,70
m) et d'une hauteur (H : 1,10-1,60 m), sont globalement de couleur rouge
(2,5YR 3/6). Leur structure est grumeleuse et leur texture argilo-sableuse.
Tout comme ceux de la termitière de Nkomebanga, ils se distinguent aussi
par la présence des grains de quartz et des paillettes de muscovite au
niveau des nids épigés. (Fig. 13). Ces termitières
résultent de l'activité pédologique de la faune termitique
qui se traduit par l'existence des termites et certains débris
végétaux (feuilles mortes, branchages).
Figure
10.Profil d'argile latéritique de Nkokmebanga.
Figure
11.Profil d'argile latéritique de Nkoleboma.
Figure
12. Termitière de Nkolmebanga.
Figure 13. Termitière de
Eligzogo.
II. COMPORTEMENT MINERALOGIQUES
ET GEOCHIMIQUES DES ARGILES LATERITIQUES ET DES TERMITIERES
II.1.
Minéralogie des argiles latéritiques et des
termitières
Les données minéralogiques par diffraction des
rayons X (Fig. 14, 15) des matériaux argileux et des termitières
de la zone d'étude montrent (Tableau 4) que :
- l'argile latéritique de Nkolmebanga est
constituée de quartz (81,62 %), de kaolinite (5,78 %), de goethite (4,04
%), d'anatase (5,2 %) et d'hématite (3,35 %) ;
- la même minéralogie est dans l'argile
latéritique de Nkoléboma avec quartz (72,60 %), kaolinite (12,42
%), goethite (7,06 %) anatase (5,64 %), et hématite (2,75 %) ;
- la termitière de Nkomebanga se compose de quartz
(79,72 %), de kaolinite (6,29 %), de goethite (5,51 %), d'anatase (5,51 %) et
d'hématite (2,95 %) ;
- excepté la présence de l'ilménite (3,16
%), cette composition minéralogique est similaire à celle
identifiée dans la termitière d'Eligzogo avec la présence
de : quartz (71,85 %), kaolinite (12,02 %), goethite (5,06 %), anatase
(5,69 %) et hématite (2,20 %).
II.2.
Géochimie des argiles latéritiques et des termitières
Les résultats d'analyses chimiques des matériaux
argileux et latéritiques de Sa'a sont consignés dans le tableau
(5).Les matériaux étudiés se caractérisent par une
abondance en SiO2. Ces teneurs sont respectivement de 56,71 % (EEZ-T), 62,49 %
(NKM-T), 54,15 % (NKM-A) et 61,34 % (NKE-A). Les concentrations en Al2O3 sont
variables et égales à : 20,83 % (EEZ-T), 16,86 % (NKM-T),
22,27 % (NKM-A) et 19,18 % (NKE-A). La teneur en Fe2O3 varie très peu
dans les argiles latéritiques et les termitières, soient 7,53 et
7,58 % ; exceptée celle de NKM-A, où elle
s'élève à 9,68 %. Les matériaux des
termitières présentent des valeurs moyennes de TiO2
légèrement plus élevées que celles des argiles
latéritiques. Ces valeurs varient respectivement de 2,38 à 1,20 %
pour EEZ-T et NKM-T, contre 1,32 à 1,47 % pour NKM-A et NKE-A. A
l'exception de K2O qui montre une teneur particulièrement significative
dans EEZT (0,88 %). Le reste des oxydes présents dans les
échantillons possèdent des teneurs inférieures à 1
%. Les matériaux de termitières montrent les valeurs de rapports
SiO2/Al2O3 et
Fe2O3/Al2O3respectivement comprises
entre 2,72 et 3,71 ; 0,36 et 0,45. Quant aux matériaux
latéritiques, les valeurs de ces mêmes rapports s'étalent
entre 2,43 et 3,20 ; 0,39 et 0,43 respectivement.
Figure
14. Diffractogrammes des rayons X des argiles latéritiques de
Nkolmebanga et Nkoléboma.
Figure
15. Diffractogrammes des rayons X des termitières de Nkolmebanga et
Eligzogo.
Tableau
4. Composition minéralogique des matériaux argileux et des
termitières de Sa'a
Échantillons
|
Minéraux identifiés
|
Proportions (%)
|
NKE-A
|
Quartz
|
72,60
|
Kaolinite
|
12,42
|
Goethite
|
7,06
|
Anatase
|
5,64
|
hématite
|
2,75
|
EEZ-T
|
Quartz
|
71,85
|
Kaolinite
|
12,02
|
Goethite
|
5,06
|
Anatase
|
5,69
|
Ilménite
|
3,16
|
hématite
|
2,20
|
NKM-A
|
Quartz
|
81,62
|
Kaolinite
|
5,78
|
Goethite
|
4,04
|
Anatase
|
5,2
|
hématite
|
3,35
|
NKM-T
|
Quartz
|
79,72
|
Kaolinite
|
6,29
|
Anatase
|
5,51
|
Goethite
|
5,51
|
hématite
|
2,95
|
Tableau 5. Composition chimique des
matériaux argileux et des termitières de Sa'a
% Oxydes
|
Echantillons
|
L.d
|
EEZ-T
|
NKM-T
|
NKM-A
|
NKE-A
|
SiO2
|
0,04
|
56,71
|
62,49
|
54,15
|
61,34
|
Al2O3
|
0,02
|
20,83
|
16,86
|
22,27
|
19,18
|
MgO
|
0,01
|
0,25
|
0,16
|
0,16
|
0,13
|
MnO
|
0,002
|
0,07
|
0,072
|
0,053
|
0,088
|
CaO
|
0,006
|
0,113
|
0,133
|
0,091
|
0,076
|
Na2O
|
0,02
|
0,11
|
0,06
|
0,06
|
0,06
|
K2O
|
0,01
|
0,88
|
0,26
|
0,18
|
0,13
|
Fe2O3
|
0,01
|
7,53
|
7,58
|
9,68
|
7,52
|
TiO2
|
0,01
|
2,38
|
1,2
|
1,32
|
1,47
|
P2O5
|
0,002
|
0,1
|
0,071
|
0,069
|
0,112
|
Cr2O3
|
0,002
|
0,014
|
0,014
|
0,014
|
0,01
|
BaO
|
0,004
|
0,025
|
0,015
|
0,013
|
0,022
|
NiO
|
<L.d
|
0,008
|
0,005
|
<L.d
|
0,002
|
PF
|
/
|
10,35
|
9,72
|
11,61
|
9,73
|
Total
|
/
|
99,37
|
98,64
|
99,67
|
99,87
|
SiO2/Al2O3
|
/
|
2,72
|
3,71
|
2,43
|
3,20
|
Fe2O3/Al2O3
|
/
|
0,36
|
0,45
|
0,43
|
0,39
|
PF: Perte au feu
L.d: Limite de détection.
III.
CARACTERISATION GEOTECHNIQUE DES ARGILES LATERITIQUES ET DES TERMITIERES
III.1.
Granularité
Les résultats d'analyses granulométriques sont
résumés dans le tableau 6. L'argile latéritique de
Nkolmebanga se compose de 0,55 % de graviers, 25,62 % de sables, 8,79 % de
limons et 65,04 % d'argiles. Tandis que l'argile latéritique de
Nkoléboma comprend 1,11 % de graviers, 29,11 % de sables, 7,55 % de
limons et 62,23 % d'argiles.La granulométrie de la termitière de
Nkolmebanga se constitue : de 0,73 % de graviers, 50,89 % de sables, 10,38
% de limons et 38 % d'argiles.Celle de la termitière d'Eligzogo renferme
de : 0,18 % de graviers, 42,46 % de sables, 9,56 % de limons et 47,80 %
d'argiles.
Les courbes granulométriques obtenues de la figure 16
en ressortent une granularité étalée et
hétérogène de ces matériaux.
III.2.
Limites d'Atterberg et indice de plasticité
Les résultats des limites de liquidité Wl, de
plasticité (Wp) et d'indice de plasticité Ip des
termitières et des argiles latéritiques de Sa'a sont
consignés dans le tableau 7. Les valeurs de ces limites d'Atterberg sont
respectivement de l'ordre de : 46,1 et 17,65 % pour EEZ-T, 48,2 et 22,76 pour
NKM-T, 50 et 16,54 % pour NKM-A, 62,23 et 15,76 % pour NKE-A. Il est à
noter que les termitières (17,65- 22,76 %) ont des valeurs d'indice de
plasticité supérieures à celles des argiles
latéritiques (15,76- 15,54 %).
III.3.
Valeur du bleu de méthylène (VBS)
Les résultats de l'essai du bleu de
méthylène des matériaux argileux étudiés
montrent que les valeurs de VBS des argiles latéritiques NKM-A et NKE-A
sont respectivement 2,15 et
1,65 g/100g et celles des termitières sont de 2,85 et
2,09 g/100g respectivement pour NKM-T et EEZ-T (Tableau 8).
III.4.
Teneurs organiques (M.O)
L'évaluation des teneurs en matières organiques
du tableau 8 montre que les termitières possèdent plus de
matières organiques que les argiles latéritiques. Ces teneurs
sont respectivement de 2,28% et 2,39% pour EEZ-T et NKM-T 1,63 % et 1,70 % pour
NKM-A et NKE-A.
Echantillons
|
argiles
Ö< 2 um (%)
|
limons
2 um < Ö = 20 um
(%)
|
sables
20 um < Ö = 2 mm
(%)
|
graviers
Ö> 2 mm
(%)
|
total
|
EEZ-T
|
47,8
|
9,56
|
42,46
|
0,18
|
100
|
NKM-T
|
38
|
10,38
|
50,89
|
0,73
|
100
|
NKM-A
|
65,04
|
8,79
|
25,62
|
0,55
|
100
|
NKE-A
|
62,23
|
7,55
|
29,11
|
1,11
|
100
|
Tableau 6. Résultats d'analyses
granulométriques des matériaux étudiés
Figure 16. Courbes granulométriques
des matériaux latéritiques et de termitières.
Tableau 7. Valeurs des limites d'Atterberg et
d'indice de plasticité Ip des matériaux étudiés
Echantillons
|
Limite de liquidité (Wl %)
|
Limite de plasticité (Wp %)
|
Indice de plasticité (Ip %)
|
EEZ-T
|
46,1
|
28,44
|
17,65
|
NKM-T
|
48,2
|
25,43
|
22,76
|
NKM-A
|
50
|
33,45
|
16,54
|
NKE-A
|
48,4
|
32,63
|
15,76
|
IV.
DONNEES DE CARACTERISATION PHYSIQUE DES EPROUVETTES
IV. 1. Couleur
Les éprouvettes confectionnées à partir
des matériaux naturels et de leurs mélanges à
l'état cru présentent communément une couleur rouge (2,5YR
3/6).
IV.2.
Retrait linéaire
Les résultats des retraits linéaires (RL et RLm)
de différentes éprouvettes sont consignés dans le tableau
9 et les graphes correspondants sont indiqués dans la figure 17. Par
observation, on remarque que les valeurs RL diminuent au fur et à mesure
que le taux des matériaux de termitières augmente. Aux ajouts des
matériaux de termitières à 0, 5, 10, 15,40 et 100 %, le
retrait linéaire (RL) varie de :
- 3,90 à 2,20 % pour les éprouvettes EEZ-T+
NKE-A ;
- 3,40 à 2 % pour les éprouvettes d'EEZ- T+
NKM-A ;
- 3,45 à 2 % pour les éprouvettes de
NKM-T+NKE-A ;
- 4,3 à 1,7 % pour les éprouvettes de
NKM-T+NKM-A.
Les valeurs moyennes des retraits linéaires (RLm) en
fonction du taux d'ajouts de termitière sont légèrement
élevées dans les éprouvettes EEZ- T+ NKE-A (3,3 %) et
NKM-T+NKM-A (2,95 %) par rapport à ceux observées dans
EEZ-T+NKM-A (2,75 %) et NKM-T+NKE-A (2,65 %).
IV.3.
Absorption d'eau (WA)
Toutes les éprouvettes confectionnées sont
ameublies après leur immersion dans l'eau avant 24h. Il est donc
impossible d'évaluer les valeurs du paramètre d'absorption d'eau
(WA) en laboratoire. Elles sont toutes nulles.
V. CARACTERISTIQUES MECANIQUES
V.1. Résistance à la flexion et compression
des matériaux naturels (sans ajouts)
Les résultats de résistances mécaniques
des argiles latéritiques et des matériaux de termitières
à l'état naturel sont consignés dans le tableau 10. Les
graphes des différentes évolutions sont représentés
à la figure 18. Dans l'ensemble ces valeurs sont plus
élevées dans les termitières que dans les argiles
latéritiques. Elles varient respectivement en compressionde 6,23
à 6,96 Mpa pour les échantillons de NKM-T et EEZ-T puis de 1,08
à 1,10 Mpa pour NKM-A et NKE-A. Les valeurs des résistances
à la flexion, évoluent de 2,78 à 2,96 Mpa pour
Tableau8. Résultats de la valeur du bleu de
méthylène et de la teneur en matières organiques des
matériaux étudiés
Echantillons
|
NKM-T
|
EEZ-T
|
NKM-A
|
NKE-A
|
VBS (g/100g)
|
2,85
|
2,09
|
2,15
|
1,65 g
|
Matière organique(%)
|
2,28
|
2,39
|
1,63
|
1,70
|
Tableau
9. Retrait linéaire des éprouvettes
Mélanges
|
% ajouts des matériaux de termitières
|
Retrait linéaire RL (%)
|
Retrait Linéaire moyen RLm (%)
|
EEZ-T+ NKE-A
|
0
|
3,90
|
3,30
|
5
|
3,80
|
10
|
3,80
|
15
|
3,20
|
40
|
2,90
|
100
|
2,20
|
EEZ-T+ NKM-A
|
0
|
3,40
|
2,75
|
5
|
3,20
|
10
|
30
|
15
|
2,60
|
40
|
2,30
|
100
|
2,0
|
NKM-T+NKE-A
|
0
|
3,45
|
2,65
|
5
|
3,01
|
10
|
2,56
|
15
|
2,23
|
40
|
2.01
|
100
|
2,0
|
NKM-T+NKM-A
|
0
|
4,30
|
2,95
|
5
|
3,80
|
10
|
3,20
|
15
|
2,70
|
40
|
2,0
|
100
|
1,70
|
Figure 17.Histogramme du retrait linéaire (RL) des
éprouvettes.
les échantillons
NKM-T et EEZ-T et aux valeurs plus faibles de 0,22 et 0,41 Mpa pour les ceux
respectifs de NKM-A et de NKE-A. Les échantillons NKM-T et EEZ-T ont des
valeurs (2,78 - 2,98 Mpa) plus élevées que celles (0,22 et 0,41
Mpa)des échantillons NKM-A et NKE-A, respectivement.
V.2. Résistance à
la compression et à la flexion des mélanges.
Les résultats des essais de résistances
mécaniques en compression et flexion des mélanges sont
consignés dans les tableaux 11 et 12 et les graphes y afférents
sont mis en évidences par les figures 19 et 20. De façon
générale les résistances mécaniques augmentent au
fur et à mesure que le pourcentage d'ajout de termitière croit et
ceux quel que soit le mélange. Les valeurs des résistances
à la compression évoluent globalement entre 1,13 et 3,85 Mpa pour
des ajouts de termitières compris entre 5 et 40 %. Ces valeurs demeurent
très faibles et varient peu (1,13-1,77 Mpa) pour des ajouts de
termitières à des proportions de 5, 10 et 15 %. Au-delà
des ajouts de plus de 35 % les résistances à la compression
augmentent pour atteindre des valeurs supérieures à 3 Mpa. Les
constats similaires sont observables sur les résistances à
flexions, elles restent particulièrement très peu significatives
et faibles pour des ajouts de termitières (inférieure à 1
Mpa) à des taux compris entre 5 et 15 % exceptée le
mélange NKM-T + NKE-A dans lequel un ajout de termitière à
hauteur de 15 % fait augmenter cette valeur à plus de 1Mpa. Tout comme
les résistances à la compression, les valeurs des
résistances à la flexion deviennent très significatives
pour un ajout de termitière au-delà 35 % (1,44-1,76 Mpa).
Tableau
10. Valeurs des résistances mécaniques des éprouvettes
ré sultant des matériaux naturels
Echantillons
|
Résistance à la compression (Rc) en Mpa
|
Résistance à la compression (Rf) en Mpa
|
EEZ-T
|
6,96
|
2,96
|
NKM-T
|
6,23
|
2,78
|
NKM-A
|
1,10
|
0,22
|
NKE-A
|
1,08
|
0,41
|
Figure 18. Evolution des
résistances mécaniques des différents matériaux
à l'état naturel
Tableau 11. Valeurs des
résistances à la compression simple des mélanges
Temps de cure
|
% des ajouts des matériaux de termitières
|
Rc moyenne (Mpa)
|
Echantillons
|
21 jours
|
0 %
|
1,10
|
NKM-A
EEZ-T + NKM-A
|
5 %
|
1,39
|
NKM-A+ EEZ-T
|
10 %
|
1,52
|
15 %
|
1,77
|
40 %
|
3,44
|
100 %
|
6,96%
|
EEZ-T
|
0 %
|
1,08
|
NKE-A
EEZ-T + NKE-A
|
5 %
|
1,23
|
NKE-A+EEZ-T
|
10 %
|
1,26
|
15 %
|
1,57
|
40 %
|
3,85
|
100 %
|
6,96
|
EEZ-T
|
0 %
|
1,10
|
NKM-A
|
5 %
|
1,16
|
NKM-T + NKM-A
|
10 %
|
1,33
|
15 %
|
1,71
|
40 %
|
3,35
|
100 %
|
6,23
|
NKM-T
|
0 %
|
1,08
|
NKE-A
|
5%
|
1,13
|
NKM-T + NKE-A
|
10 %
|
1,20
|
15 %
|
1,45
|
40 %
|
3,12
|
100 %
|
6,23
|
NKM-T
|
Tableau 12. Valeurs des
résistances à la flexion des mélanges
Temps de cure
21 jours de cure
|
% ajouts des matériaux de termitières
|
Rf moyenne (Mpa)
|
Echantillons
|
21 jours
|
0 %
|
0,22
|
NKM-A
EEZ-T+ NKM-A
|
5 %
|
0,26
|
EEZ-T + NKM-A
|
10 %
|
0,34
|
15 %
|
0,88
|
40 %
|
1,76
|
100 %
|
2,96
|
EEZ-T
|
0 %
|
0,41
|
NKE-A
EEZ-T+ NKE-A
|
5 %
|
0,47
|
EEZ-T + NKE-A
|
10 %
|
0,65
|
15 %
|
0,80
|
40%
|
1,56
|
100 %
|
2,96
|
EEZ-T
|
0 %
|
0,22
|
NKM-A
NKM-T + NKM-A
|
5%
|
0,59
|
NKM-T + NKM-A
|
10 %
|
0,71
|
15 %
|
0,75
|
40%
|
1.44
|
100 %
|
2,78
|
NKM-T
|
0 %
|
0,41
|
NKE-A
NKM-T+NKE-A
|
5 %
|
0,81
|
NKM-T+ NKE-A
|
10 %
|
0,95
|
15 %
|
1,03
|
40 %
|
1,42
|
100 %
|
2,78
|
NKM-T
|
Figure 19. Evolution des résistances à la
compression des mélanges en fonction du taux de matériaux des
termitières.
Figure
20. Evolution des résistances à la flexion des mélangesen
fonction du taux de matériaux des termitières.
CONCLUSION
Les résultats obtenus montrent que les matériaux
latéritiques de Nkolmebanga et Nkoléboma sont respectivement des
argiles couleur rouge à caractères meubles. Ceux des
termitières d'Eligzogo et Nkolmebanga sont de couleur rouge à
caractères meuble, molle et plastique. Les matériaux
latéritiques renferment principalement du quartz (très
concentré), de kaolinite, de goethite, hématite (en proportions
élevées) et de la d'anatase. Les termitières quant
à elles, sont composées de kaolinite, de quartz,
d'ilménite, d'anatase, hématite (en teneurs faibles) et de
goethite. Ces matériaux sont à prédominance siliceuse. La
teneur en Fe2O3 est quasiment identique dans les deux types de matériaux
excepté l'échantillon d'argile latéritique de Nkolmebanga
où elle est nettement plus élevée. Sur le plan
géotechnique, ces matériaux ont des caractéristiques
physiques peu différentes. L'influence de l'ajout des termitières
sur les argiles latéritiques fait croire les résistances
mécaniques. Ces résultats trouveront leur signification dans le
chapitre suivant.
CHAPITRE IV : INTERPRETATIONS ET DISCUSSION DES RESULTATS
INTRODUCTION
Le présent chapitre s'oriente dans un essai
d'interprétations et de discussion des différents
résultats obtenus sur le terrain et sur les analyses en laboratoire.
I.
Couleur
La coloration rouge observées dans les matériaux
résulte probablement des teneurs chimiques en oxydes métalliques,
spécialement Fe2O3 et TiO2 (Berton et Le Berre, 1983) présents
dans les matériaux étudiés. Elles pourraient
également être lié au caractère originelle de
formation des minéraux responsable à cette coloration rouge, tels
que l'oxyde ferrique comme l'hématite (très concentrée
dans les matériaux latéritiques : 2,75 - 3,35 % que les
matériaux de termitières : 2,20 - 2,95 %), très
souvent l'hydrate ferrique : goethite (Segalen, 1969) et/ou des complexes
fer-silice-kaolinite dans les sols (Tran Vinhan, 1967). L'existence de la
coloration rouge est très significative à la densification sous
compaction des éprouvettes issues des mélanges.
II.
Minéralogie
L'analyse des diffragtogrammes couplée aux
données semi-quantitatives montrent que les matériaux
étudiés (argiles latéritiques et termitières) sont
pour la plupart constitués de cinq (05) phases minérales,
excepté l'échantillon de EEZ-T qui en compte six (06). Ce sont
les minéraux secondaires (kaolinite, goethite, hématite), les
minéraux accessoires ou hérités (anatase,
ilménite), le quartz étant le seul minéral primaire. La
teneur relativement moyenne de la kaolinite dans les matériaux
étudiés peut être due à la précipitation
supergène de la silice et de l'alumine (Ndjigui, 2008) ou à
l'altération supergène des biotites provenant d'une roche
mère acide. La présence de la kaolinite contribue à une
plasticité élevée de ces matériaux et par
conséquent permet un bon façonnage, un bon séchage et une
densification des briques de terre (Doat etal., 1986; Millogo,
2008 ; Babatoundé, 2017). Le quartz serait d'origine
détritique ou authigène (Chu etal., 2015). Les teneurs
en quartz relativement élevées dans les matériaux
pourraient être attribuées à sa résistance à
l'altération dans les formations métamorphiques. Sur le plan
céramique, ces fortes teneurs en quartz connues dans les
échantillons de matériaux étudiés pourraient
être à l'origine l'ameublissement sous l'eau des
éprouvettes crues de BTC façonnées. Ses pics apparaissent
bien marqués, ce qui justifieraient la bonne cristallinité aux
moulages et un grand avantage sur l'aspect durable des briques de terre (Abba
Touré etal., 2001 ; Elimbi, 2004,Nyassa Ohandja
etal., 2020). La faible proportion de l'hématite dans les
matériaux de termitières traduirait soit au remaniement
biologique par rapport aux argiles latéritiques d'origine, et soit
à sa forte dissolution par l'eau de drainage météorique ou
probablement liée à la proximité d'un milieu hydromorphe,
car l'hématite, instable en milieux aqueux, a une tendance à se
transformer en goethite par hydratation ferrique (Ngon Ngon, 2007). La
présence de façon accessoire de l'ilménite dans
l'échantillon de NKM-A pourra être attribuée à
l'altération complète des minéraux primaires
présents dans les formations qui constituent le substratum de la zone
d'étude(Segalen, 1966). L'absence de minéraux gonflants
(smectites et chlorites) dans ces différents cortèges
minéralogiques rendrait une utilisation propice de ces matériaux
pour la confection des blocs de terre comprimée durables. Le
cortège minéralogique des argiles latéritiques de Sa'a
diffère de celui des argiles latéritiques
développées sur chloritoschistes de Mbalmayo et de Bengbis au
Sud-Cameroun (Onana, 2010) et sur gneiss migmatitiques de
Monatélé et d'Ebebda dans la région du Centre-Cameroun
(Onana etal., 2016). Le cortège minéralogique des
termitières de la zone d'étude est différent de celui
obtenu sur les termitières de quelques localités du
Nigéria (Momah et Okieimen., 2019). Les matériaux de la zone
d'étude sont moins aptes pour la confection des blocs de terre
comprimée que ceux de Baka et Etigbo, ceci à cause de leur
composition minéralogique en kaolinite et en oxyde de fer qui respecte
la norme pour bloc de terre comprimée. Les compositions
minéralogiques sans smectites dans ces deux (02) matériaux
étudiés seront favorables à l'amélioration des
éprouvettes issues de leur mélange (Issiakou, 2016).
III.
Géochimie
Dans l'exploitation des argiles en céramique
traditionnelle, la composition chimique déterminée par
fluorescence X peut être prise en compte comme point de départ
pour l'évaluation de l'aptitude de la matière première
argileuse ceci en l'absence des analyses minéralogiques (Manning, 1995).
Du point de vue géochimique, les argiles latéritiques et les
termitières étudiées sont constituées
majoritairement de silice, de fer, et d'alumine. SiO2 l'oxyde majoritaire est
suivi de Al2O3 et Fe2O3. Ces teneurs évoluent de l'ordre de 56, 71
à 62,49 % pour SiO2, de 16,86 à 20,83 % pour Al2O3 et de 7,53
à 9,68 % pour Fe2O3. Cette composition chimique justifie le
caractère siliceux plutôt qu'alumineux et ferrugineux de ces
matériaux (Ngon Ngon, 2007). Le caractère siliceux
démontré par le diagramme SiO2-Al2O3-Fe2O3 (SAF) de la figure 21
pourrait contribuer à ces matériaux étudiés, une
nécessité de leurlithostabilisation aux liants naturellement
argileux pour être propice en fabrication des BTC (Pialy, 2009). Ces
observations similaires ont aussi été rapportées à
Ayos (Ntouala, 2014), à Ebebda (Nguessi, 2015) et à
Monatélé (Nguembou, 2015). Cette composition chimique serait
conforme à celle des matériaux argileux utilisée pour la
confection des briques (Taha Yassien, 2017). Les argiles latéritiques et
les termitières de la localité d'étude se
caractérisent par des faibles proportions en éléments
fondants (K2O + MgO + CaO+ Na2O). Ces proportions restent inférieures
à 1 % (excepté EEZ-T : 1,3 %) pour tous les matériaux
bruts ; soient environ 0,613 % pour NKM-T, 0,41 % pour NKM-A et 0,39 %
pour NKE-A. Ces faibles proportions observées pourraient s'expliquer une
lixiviation rapide de ces éléments pendant le processus
l'altération chimique (Ngon Ngon et al., 2014 ; Ntouala
et al., 2016 ; Onana et al., 2016). Les fortes teneurs
en Alumine couplés aux faibles proportions en alcalins (Na2O + K2O)dans
ces matériaux permettrait une utilisation en céramique
réfractaire (Sagbo et al., 2015). Les argiles
latéritiques et les termitières d'études présentent
des teneurs faibles en MnO, MgO et P2O5comme le souligne Pialy
(2009). L'oxyde de fer Titane (TiO2) en proportion variable (1,20 à 2,38
%) confirme la présence de l'anatase (Pialy, 2009). Sa teneur
élevé dans la termitière de Nkolmebanga justifie
probablement la présence de l'ilménite. Les variations du
potassium (0,13 % à 0,88 %) et du fer ferrique (9,68 à 7,52%)
dans ces matériaux justifient la présence des oxydes de fer tels
l'hématite et la goethite (Wouatong et al, 2016). Le rapport
SiO2/Al2O3 inférieur à 1 % (0,36 à 0, 43 %) vient
confirmer cette hypothèse (Arib et al., 2008). Il en est de
même pour le rapport
Fe2O3/Al2O3au détriment de
l'excédent silicique qui justifie la faible densification des
éprouvettes sous compaction mécanique et par conséquent la
faible cohésion. Le rapport silice alumine dans ces matériaux est
inférieur à 2% justifiant ainsi de l'abondance du quartz visible
dans la minéralogie. Le rapport (K2O+Na2O)/ (CaO+MgO) > 1 % dans ces
matériaux confirme qu'ils peuvent être compacté à
l'état naturel (Hajjaji etal., 2002). La composition chimique
des argiles latéritiques et des termitières
étudiées est comparable à celle des matériaux dans
le plateau Sud Camerounais (Ntouala etal., 2016 ; Sontia,
2019).
IV. Paramètres
géotechniques des matériaux
IV.1.
Granularité
La granularité est un paramètre
influençant de manière significative les propriétés
rhéologiques et céramiques des matériaux (Sigg,
1991 ; Reeves et al.,2006). Elle influence également la
structure, le comportement physique et mécanique de ce dernier en
construction
Figure21. Position des matériaux étudiés
dans le diagramme SiO2-Al2O3-Fe2O3.
(Meriam, 2013). Plus la fraction fine est importante, plus le
matériau est plastique. En plus d'avoir une granulométrie
étalée, les matériaux crus doivent êtres
granulométriquement bien constitués en vue de leur utilisation en
construction. L'allure des courbes granulométriques des matériaux
étudiés montre une granularité étalée qui se
constitue en quasi-totalité de proportionstrès
élevées en argiles (38 - 65,04 %), moyenne en sables (20,11 -50
%) et modérée à faible en limons (7,55 - 10,38 %). Au vue
de ces proportions, aucun de ces matériaux n'est apte pour la conception
des blocs de terre comprimées (Dao etal., 1991) excepté
les échantillons d'argiles latéritiques (NKM-A et NKE-A)
d'après la norme Camerounaise sur les blocs de terre comprimées
édictée par la MIMPROMALO (Anonyme, 2006). Leur inaptitude pour
la fabrication des BTC crues se traduit par les fortes teneurs en sable (20 -
50 %), valeur supérieur à 15 % selon les Normes Camerounaises de
construction en BTC(NC-112 à 114: 2002-6). Le diagramme triangulaire de
classification texturale de Bah et al. (2015), montre que les
latérites argileuses et les termitières étudiées
sont des argiles sableuses (Fig. 22). La projection de ces fractions dans le
diagramme de Winkler et Niesper (Kormman, 2009) propose une fenêtre
d'utilisation de l'échantillon NKM-T comme matériau pour tuile
(Fig.23). Les teneurs en argiles des argiles latéritiques
étudiés (62,23 -65,04%) sont semblablesà celles obtenues
par Enock (2019) sur les argiles alluviales de la région du Sud à
Ebéa (54,6-69,7 %). Elles sont par contre supérieures à
celles obtenues par Sontia (2019) sur les argiles latéritiques (49,59 -
54,16 %) de la même région. La granulométrie des
matériaux de termitières des zones étudiés, est
différente de celle obtenue sur matériaux de termitières
dans la région de Kofila au Burkina-Faso (Millogo etal.,
2011).
IV.2.
Limites d'Atterberg
L'indice de plasticité correspond à la
proportion d'eau qu'une argile peut contenir tout en demeurant plastique. Selon
Jouenne (1984), la plasticité d'une argile est surtout assurée
par sa grande proportion en particules fines (limons, argiles). Les valeurs de
l'indice de plasticités obtenues sur les termitières sont
supérieures à celles obtenues sur les argiles
latéritiques. Elles sont de l'ordre de 16,54 et 15,76 % respectivement
pour NKM-A et NKE contre 17,65 et 22,7 % respectivement pour EEZ-T et NKM-T. Ce
comportement s'explique que, les termitières seraient probablement
construites avec un mortier constitué d'éléments argileux
imbibés de secrétions organiques des termites. A l'exception de
l'échantillon de
Figure
22. Position des matériaux étudiés dans le diagramme de
classification belge (Bah et al., 2005).
Figure
23. Position des matériaux étudiés dans le diagramme de
Winkler et Niesper (Kormman, 2009).
Figure 24. Position des
matériaux argileux dans l'abaque de plasticité de Casagrande.
Figure 25. Position des
matériaux dans l'abaque de Bain et Highly (1970).
NKM-A, tout le reste des matériaux possèderaient
des aptitudes pour une utilisation pour bloc terre comprimées (Dao
etal., 1991 ; Guérin, 1985). La projection des valeurs de
limites de liquidité et d'indice de plasticité de ces
matériaux dans l'abaque de plasticité de Casagrande (Fig. 24)
montre que ceux-ci sont des argiles et limons peu plastique (EEZ-T, NKMA-A,
NKE-A) et moyennement plastiques.
Le caractère plasticité moyenne indiqué
par le diagramme de Casagrande est donc justifié par la constitution
granulométrique de sables et d'argiles, la minéralogie faite de
kaolinite sans smectite où montmorillonite par le caractère
silicique des matériaux employés dans les mélanges. Les
valeurs de l'indice de plasticité des argiles latéritiques
étudiées NKM-A (16 %) et NKE-A (15,7 %) sont comparables à
ceux obtenus par Ngon Ngon (2003) sur les matériaux argileux de
Yaoundé (17 à 20 %).
IV.3.
Bleu de méthylène
Les matériaux étudiés ont des valeurs de
VBS allant de 1,65 g/100g à 2,85 g/100g. Ces valeurs sont dans
l'intervalle 0,2 -6 g/100g. Les matériaux étudiés sont des
sols limono-argileux (NKM-T, EEZ-T, NKM-A) et limoneux (NKE-A). Les valeurs
relativement moyennes d'absorptions de bleu sont dues à la
présence dans ces matériaux de phyllosilicates, notamment la
kaolinite (Costa etal., 2013). Ces valeurs sont semblables à
celles obtenues à Akonolinga par Edang, 2014 sur l'argile
latéritique (2,00 g/100g). Elles sont inférieures à celle
du matériau d'Etigbo (3,2 g/100g) (Laibi etal., 2017), et
à celles des matériaux argileux de Marne et Bentonite en France
(6,67-42,7 g/100g)(Feth etal., 2007). Cependant, elles sont
supérieures à celles des adobes de Aveiro au Portugal (0, 2,-0,8
g/100g) (Costa etal., 2013). Les valeurs de VBS admettant les
caractères limono-argileux des échantillons favorisent le
mélange optimal des deux matériaux pour BTC.
IV.4.Teneurs en matières
organiques
Les teneurs en matière organique des matériaux
étudiés évoluent de 1,63 à 2,39 % ; ce sont
des sols géotechniquement inorganiques puisque des faibles teneurs en
matière organique jouent un rôle négligeable dans les
mélanges de matériaux et le façonnage des blocs de terre
comprimées (Laibi et al., 2017). Elles sont
légèrement plus élevées dans les termitières
que dans les argiles latéritiques (1,63 et 1,70 % pour les argiles
latéritiques contre 2,28 et 2,39 % pour les termitières). Cela
est dû probablement à la biodégradation des débris
organiques et animaux par les termites qui utilisent pendant la confection des
termitières. Ces valeurs sont inférieures à 2% pour les
argiles latéritiques et légèrement supérieures
à 2 % pour les termitières justifiant ainsi du caractère
« pauvre en matière organique de ces deniers »
(Ceratec, 1987 ; Guerraou etal., 2008). Ils sont donc aptes au
regard de leurs teneurs en matières organiques (inférieure
à 2 % et légèrement supérieur à 2 %) pour la
conception des blocs de terre comprimées (Rigassi, 1995 ; Laibi
etal., 2017). Les teneurs en matière organique de ces
matériaux sont supérieures à celles obtenue par Adeniran
etal. (2014) sur les termitières au Nigéria (0,75-0,87
%). Elles sont par contre inférieures à celle obtenus par Assam
(2016) sur les termitières de la même région.
IV.5.Paramètres hydriques
IV.5.1.
Retrait linéaire
Le retrait linéaire se produit lorsqu'une partie de
l'eau interstitielle s'évapore au moment du séchage entrainant
ainsi une diminution en volume et en longueur des blocs de terre. Les valeurs
des retraits linéaires RL des matériaux étudiés
sont plus élevées dans les éprouvettes avec 100 %
d'argiles latéritique(3,45- 4) que celle avec 100 % des matériaux
de termitières (2,2-2,9 %). Ce fait est attribué à la
forte plasticité observée dans les termitières mais aussi
à cause de la facultéde pouvoir garder une forme permanente
après moulage (Mijinyewa etal., 2007). De façon
générale pour les éprouvettes avec mélange, l'on
constate que les valeurs du retrait linéaire sont d'autant plus faibles
que le taux de termitières augmente. Visiblement la présence de
minéraux argileux (quartz et kaolinite) et l'absence de minéraux
gonflants (smectites, chlorites, bentonite, montmorillonite...) en seraient
à l'origine (Millogo etal., 2011 ; Khadija et
al., 2019). Les meilleures fourchettes de retrait linéaire pour les
céramiques traditionnelles (Mijinyawa et Omobowale, 2013)
s'obtiendraient après des ajouts de 10 à 15 % de
termitières (RL < 3 %).
IV.5.2. Absorption d'eau
Aucune éprouvette n'a
résisté au test d'absorption d'eau. Elles se sont toutes
détériorées et disséminés avant 24 h de
temps. La forte affinité de ces matériaux avec l'eau en serait
probablement la cause et donc par conséquent ne serait pas d'un atout
favorable d'une utilisation de ces matériaux pour la fabrication des
blocs de terre comprimées. Autrement, l'ameublissement des
éprouvettes à l'immersion d'eau serait lié à sa
constitution importante de la silice ou du quartz approuvée par les
résultats d'analyses géochimique et minéralogique
évoqués. Ce comportement de détérioration est aussi
justifié par le caractère granulométrique des
matériaux et/ou des éprouvettes à l'état cru (sans
chauffage) qui est similaire à celui des briques cuites à 100 %
d'argiles latéritiques sur gneiss migmatitiques d'Ebebda
présentées par Nguesssi (2015). Ce cas est différent des
éprouvettes d'argiles latéritiques issues des micaschistes d'Ayos
(Ntouala etal., 2016) avec des faibles valeurs autour de 0,10 %.
Au regard de toutes ces distinctions, on peut noter que le
caractère cru des éprouvettes leur nécessite une
recommandation à la cuisson préalable pour espérer les
valeurs justifiables de ce paramètres hydriques.
IV.6. Caractéristiques
mécaniques
IV.6.1. Résistance à
la compression (Rc)
La résistance à la compression est le
critère universel qui permet de juger de l'aptitude d'un matériau
en construction (Olorunwal etal., 2018). Les valeurs des Rc des
argiles latéritiques sont toutes inférieures à celles
observées sur les termitières. Elles évoluent
respectivement de 1,08 à 1,10 Mpa respectivement pour NKE-A et NKM-A
contre 6, 96 et 6,23 Mpa pour EEZ-T et NKM-T. Les valeurs des Rc relativement
élevées dans les termitières traduisent l'état
très plastique de ces matériaux. De même, pour les
mélanges, elles sont d'autant plus significatives que les ajouts
augmentent (Fig. 26). Leur évolution est comparable à ceux
obtenus par Olaoye et Anigbogu (2000), Olorumwa etal. (2018) et
Geremew et Mamuye (2019). Il a été démontré que
pour garantir une stabilisation minimale, les Rc des blocs BTC doivent
être supérieure à 1,30 Mpa (Cia-Falceto etal.,
2011) pour les blocs stabilisés. La norme éthiopienne situe cette
valeur à 3,5 Mpa (BTC de classe 35). De ce fait, toutes les B.T.C
obtenues à partir des ajouts minimums de 15 à 40 % de
termitières sont apte pour une utilisation en construction. Seuls les
BTC à 100 % de termitières respectent la Norme Britannique (Rc
> 5 Mpa).
IV.6.2.
Résistance flexion (Rf)
La force d'un matériau en terme général
équivaut à la contrainte à laquelle le matériau
peut résister (Mbumbia et al., 2000). La résistance
à la flexion (Rf) des argiles latéritiques étudiées
sont inférieures (0,22- 0,41 Mpa) à celles des termitières
(2,78 - 2,96 Mpa). Elles augmentent aux ajouts de 40 % de termitière.
Cependant, la norme brésilienne recommande donc une résistance Rf
> 2 Mpa pour la confection des briques denses (Souza etal.,2002).
Au regard de cette norme, aucun des produits issus des mélanges n'est
apte à la
Figure 26. Résistances
à la compression du BTC confectionné à partir des
matériaux étudiés et des mélanges.
Figure
27. Résistances à la flexion du BTC confectionné à
partir des matériaux étudiés et des mélanges.
confection des briques ces briques. Les matériaux de
termitières étudiées ont des valeurs de Rf
supérieures à celles obtenus par Millogo et al. (2011)
au Burkina Faso (Fig. 27).
CONCLUSION
Les matériaux étudiés sont
constitués de quartz, kaolinite, goethite anatase et hématite et
ilménite (uniquement dans l'échantillon EEZ-T). Ces
matériaux sont constitués majoritairement de silice, alumine et
fer. Ce sont des silico-alumino-ferrugineux. Les analyses géotechniques
(limites d'Atterberg) montrent que ces matériaux sont des limons et sols
organiques peu plastiques (EEZ-T, NKE-A, NKM-A), des argiles moyennement
plastiques (NKM-T). Ce sont des matériaux aux propriétés
de moulage acceptable. La granularité des matériaux indique
qu'ils sont des argiles sableuses. Les échantillons NKM-T sont aptes
pour la fabrication des tuiles et brique de maçonnerie. Les valeurs
faibles du retrait linéaire des blocs de matériaux
étudiés sont dues à la présence du quartz et la
Kaolinite. Les matériaux étudiés présentent de
fortes affinités avec l'eau et ne sont pas compatibles pour la
confection des BTC. Les propriétés mécaniques des blocs
d'argiles latéritiques sont faibles, elles augmentent significativement
pour des ajouts des matériaux de termitières à un taux de
40 % environ. Les valeurs des résistances à la flexion indiquent
que seuls les matériaux de termitières NKMT et EEZ-T sont aptes
pour la confection des briques denses.
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
La zone deSa'a appartient au plateau sud camerounais
d'altitude comprise entre 400 et 800 m. Elle est soumise à un climat
équatorial de transition à quatre (04) saisons inégalement
réparties dans l'année. Le réseau hydrographique est dense
et dendritique avec pour cours d'eau principal la Sanaga. Le relief comprend
trois (03) unités morphologiques inégalement réparties
dans le secteur. Les sols rencontrés dans la région sont
ferrallitiques rouges, dérivés du substratum
métamorphique. La partie superficielle de ces sols ferrallitiques est
faite des argiles latéritiques biologiquement modifiées par
l'activité des termites qui en résulte des monticules de
termitières variables. Les matériaux latéritiques et de
termitières ont donc fait l'objet de la présente étude
dans le but d'évaluer comparativement leurs caractéristiques
géomécaniques afin de juger de leur utilisation optimale dans la
fabrication artisanale des BTC pour la construction du bâtiment à
moindre coût économique.
Les résultats obtenus montrent sur le plan
minéralogique qu'ils sont constitués majoritairement de quartz,
kaolinite, goethite, anatase et ilménite (EEZ-T).
Sur le plan géochimique, le diagramme SAF indique que
ces matériaux sont silico-alumino-ferrugineux à
prédominance silicique avec les rapports Si/ Al < 2 et Fe/ Al < 1,
excepté.
Sur le plan géotechnique, les matériaux
étudiés se caractérisent par des limites de
liquidité Wl > 45 % avec des indices de plasticité compris
entre 25,43 et 33,45 %. Ce sont des sols et limons organiques peu plastique
(NKM-A, NKE-A, EEZ-T) et des argiles moyennement plastiques (NKM-T). La
granulométrie étalée de ces matériaux a
révélé qu'ils sont naturellement des argiles sableuses
pouvant être utilisées pour la fabrication des tuiles et briques
de maçonnerie (NKM-T). Les caractéristiques mécaniques
(résistance à la flexion et à la compression) des argiles
latéritiques à l'état naturel sont très faibles par
rapport à celles des matériaux de termitières. Elles
subissent une augmentation significativeet atteignent des qualités
optimales pour une utilisation en construction à des ajouts des
matériaux de termitières autour de 40 % en raison de leur finesse
granulaire et leur état de plasticité.
En guise de perspectives, une litho stabilisation aux liants
naturellement argileux, si possible avec la cuisson recommandée, devra
être effectuée sur ces matériaux pour espérer
unegrande durabilité. Des analyses microstructurales devront
également être faites sur les matériaux de
termitières pour comprendre leur comportement à l'égard
des argiles latéritiques. L'étude du comportement à la
cuisson devra également être faite à fin d'optimiser les
caractéristiques mécaniques des mélanges.
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