Memoire Online - Comportement géomécanique des blocs de terre de Sa'a (Centre-Cameroun)

UNIVERSITE DE YAOUNDE I UNIVERSITY OF YAOUNDE FACULTE DES SCIENCES I FACULTY OF SCIENCES CENTRE DE RECHERCHE POSTGRADUATE SCHOOL ET FORMATION OF SCIENCE, DOCTORALE EN SCIENCES, TECHNOLOGY AND TECHNOLOGIES ET GEOSCIENCES GEOSCIENCES DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE DEPARTEMENT OF EARTH SCIENCES LABORATOIRE DE GEOSCIENCES DES FORMATIONS SUPERFICIELLES ET APPLICATIONS LABORATORY OF GEOSCIENCES OF SUPERFICIALS FORMATIONS AND APPLICATIONS
	COMPORTEMENT GEOMECANIQUE DES BLOCS DE TERRE DE SA'A (CENTRE - CAMEROUN)
	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

A Nguetta Thérèse, ma mère ; Ngadena Blandine, ma feue grand-mère ; Manga Ngadena Epse Mvogo, ma feue tante.

« 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 rédiger le 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.

TABLE DES MATIERES

III.4. Caractéristiques mécaniques des argiles latéritiques et des termitières. 15

II. Comportement mineralogiques et geochimiques des argiles lateritiques et des termitieres 36

III. Caracterisation geotechnique des argiles lateritiques et des termitieres 40

LISTE DES FIGURES

Figure 3. Carte géomorphologique de la zone d'étude, réalisée à partir de l'image SRTM. 9

Figure 6. Carte de localisation des différents sites de prélèvements d'argiles latéritiques et des

Figure 8. Blocs de terres comprimées des matériaux naturels (1, 2) et des mélanges (4, 5, 6, 7,

Figure 9. Presse mécanique (a) et appareil de flexion en trois points de type ELE

Figure 14. Diffractogrammes des rayons X des argiles latéritiques de Nkolmebanga et

Figure 15. Diffractogrammes des rayons X des termitières de Nkolmebanga et Eligzogo. ... 37

Figure 16. Courbes granulométriques des matériaux latéritiques et des termitières. 41

Figure 18. Evolution des résistances mécaniques des différents matériaux à l'état naturel .... 46

Figure 19. Evolution des résistances à la compression des mélanges en fonction du taux de

Figure 21. Position des matériaux étudiés dans le diagramme SiO2-Al2O3-Fe2O3. 55

Figure 22. Position des matériaux étudiés dans le diagramme de classification belge. 57

Figure 23. Position des matériaux étudiés dans le diagramme de Winkler et Niesper. 57

Figure 24. Position des matériaux argileux dans l'abaque de plasticité de Casagrande. 58

Figure 26. Résistances à la compression du BTC confectionné à partir des matériaux étudiés

Figure 27. Résistances à la flexion du BTC confectionné à partir des matériaux étudiés et des

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1. Données climatiques de la localité d'étude (période 1980-2000), d'après les

Tableau 4. Composition minéralogique des matériaux argileux et des termitières de Sa'a 38

Tableau 5. Composition chimique des matériaux argileux et des termitières de Sa'a 39

Tableau 6. Résultats d'analyses granulométriques des matériaux étudiés 41

Tableau 7. Valeurs des limites d'Atterberg et d'indice de plasticité Ip des matériaux étudiés

Tableau 8. Résultats de la valeur du bleu de méthylène et de la teneur en matières organiques

Tableau 10. Valeurs des résistances mécaniques des éprouvettes ré sultant des matériaux

Tableau 11. Valeurs des résistances à la compression simple des mélanges 47

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 porté quant 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 étalée et 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.

LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES

G.P.S : Global Positioning System

NIS : Nigeria Industrial Standard Rc : Résistance à la compression Rf : Résistance à la flexion

INTRODUCTION GENERALE

Le Cameroun regorge 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 les principes de 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 mécaniques des 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 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 sèche qui va de décembre à mi-mars ; - une petite saison de pluie qui va de mi-mars a mis juin ;

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 en matériaux 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 ². 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'âges paléoprotérozoïque 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 600 m 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 5 m 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 ; Hajjaji et al., 2002 ; Laibi et al., 2017).

III.1. Minéralogie des argiles latéritiques et des termitières

III. 1.1 Minéralogie des argiles latéritiques

Certaines sources bibliographiques sur 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 évoluant sur schistes de Ngoumou (Ekodeck, 1984 et les 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 (Temga et al., 2017).

Laibi et al. (2017) ont montré que les matériaux argileux du Benin sont majoritairement constitués de kaolinite, illite, quartz en grande proportion et minoritairement de la microcline et d'anatase.

III. 1.2 Minéralogie des matériaux de termitières

Momah et Okieimen (2019) ont signalé que les matériaux des termitières 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 montmorillonite dans 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 du Bénin 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'alumine Al2O3 (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 Ngon et 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 Millogo et al. (2011) sur les matériaux des termitières de Kolifa ont 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 20 Mpa), selon Ngon Ngon et 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 Sanaga dont 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 zone d'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 ferralitiques formés 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.

CHAPITRE II : 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 prélèvement des 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.

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

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 :

- 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 NF P 94 - 056 et NF P 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 :

ñ_set ñ_w: masse volumique des particules solides et masse volumique de l'eau (g/cm³)

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

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) :

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.

Les sols dont la teneur en M.O est inférieure à 2 % 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.

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 8. Blocs de terres comprimées des matériaux naturels (1, 2) et des mélanges (4, 5, 6, 7, 8 et 9).

Temps duré de cure	% d'ajouts de termitières	mélanges
21 jours	0%	NKM-A mélange
	5%	NKM + EEZ-T
	10%
	15%
	40%
	100%	EEZ-T
	0%	NKE-A
	5%	NKEA + EEZ-T
	10%
	20%
	40%
	100%	EEZ-T
	0%	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 cm³) 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 :

III.3.6.4.2. Retrait linéaire

Le retrait linéaire (RL) 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 ( Lo) la longueur de l'éprouvette avant séchage et (L1) sa longueur après séchage. Le matériel utilisé est le pied à coulisse. Le retrait linéaire (RL) est donné par la relation ci-après :

III.7. Evaluation des caractéristiques mécaniques des éprouvettes

Les essais mécaniques ont été réalisés sur les éprouvettes en blocs de terre ainsi 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 6f : 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).

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'essai se 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.

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).

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/Al2O3 respectivement 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
% Oxydes	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

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

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

IV. DONNEES DE CARACTERISATION PHYSIQUE DES EPROUVETTES

IV. 1. Couleur

Les éprouvettes confectionnées à partir des matériaux naturels et de leurs mélanges à

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 compression de 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

Tableau 8. Résultats de la valeur du bleu de méthylène et de la teneur en matières organiques des matériaux étudiés

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

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 1 Mpa. 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

Figure 18. Evolution des résistances mécaniques des différents matériaux à l'état naturel

Temps de cure	% des ajouts des matériaux de termitières	Rc moyenne (Mpa)	Echantillons
21 jours	0 %	1,10	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
	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

Temps de cure	% ajouts des matériaux de termitières	Rf moyenne (Mpa)	Echantillons
21 jours	0 %	0,22	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
	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
	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
	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 mélanges en 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 et al., 1986; Millogo, 2008 ; Babatoundé, 2017). Le quartz serait d'origine détritique ou authigène (Chu et al., 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 et al., 2001 ; Elimbi, 2004, Nyassa Ohandja et al., 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 et al., 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 leur

lithostabilisation 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 P2O5 comme 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/Al2O3 au 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 et al., 2002). La composition chimique des argiles latéritiques et des termitières étudiées est comparable à celle des matériaux dans le plateau Sud Camerounais (Ntouala et al., 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

Figure 21. 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 proportions très 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 et al., 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 semblables à 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 et al., 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.

NKM-A, tout le reste des matériaux possèderaient des aptitudes pour une utilisation pour bloc terre comprimées (Dao et al., 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/100 g 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 et al., 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 et al., 2017), et à celles des matériaux argileux de Marne et Bentonite en France (6,67-42,7 g/100g) (Feth et al., 2007). Cependant, elles sont supérieures à celles des adobes de Aveiro au Portugal (0, 2,-0,8 g/100g) (Costa et al., 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 et al., 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 et al., 2017). Les teneurs en matière organique de ces matériaux sont supérieures à celles obtenue par Adeniran et al. (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 faculté de pouvoir garder une forme permanente après moulage (Mijinyewa et al., 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 et al., 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 et al., 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 et al., 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 et al. (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 et al., 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 et al., 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 de Sa'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 significative et 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 une grande 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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