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Caractérisation des produits d'altération granitique en vue de leur usage dans la fabrication des briques de terre crue. Cas des sols de Batié (ouest-Cameroun)

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par Aubin NZEUKOU NZEUGANG
Université de Yaoundé 1 Cameroun -  Diplôme d'études approfondies (D.E.A) en sciences de la terre  2005
  

Disponible en mode multipage

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REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix - Travail - Patrie

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UNIVERSITE DE YAOUNDE I FACULTE DES SCIENCES

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UNIVERSITY OF YAOUNDE I FACULTY OF SCIENCES

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DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE DEPARTMENT OF EARTH SCIENCES

CARACTERISATION DES PRODUITS
D'ALTERATION GRANITIQUE EN VUE DE LEUR
USAGE DANS LA FABRICATION DES BRIQUES
DE TERRE CRUE :
Cas des sols de Batié (Ouest-Cameroun)

Mémoire présenté en vue de l'obtention du Diplôme d'Etudes Approfondies (D.E.A) en Sciences de la Terre Option : Sciences Géotechniques et Hydrotechniques

Par :

NZEUKOU NZEUGANG Aubin
(Matricule 01W483)
Maître ès-Sciences

Sous la direction de :

Robert MEDJO EKO V. KABEYENE BEYALA KAMGANG

Ingénieur, Ph D Docteur d'Etat ès-Sciences

Chargé de Cours Maître de conférences

U.Ds U.Y.I

Année Académique 2004-2005

i

ii

i

Table des matières

LISTE DES TABLEAUX iii

LISTE DES FIGURES iii

DEDICACE iv

REMERCIEMENTS 5

RESUME 6

ABSTRACT 7

INTRODUCTION GENERALE 8

Chapitre I : GENERALITES 1

INTRODUCTION 1

I-1- MILIEU NATUREL 1

I-1-1- Situation géographique 1

I-1-2- Climat 1

I-1-3- Géomorphologie et correspondances lithologiques 3

I-1-4- Hydrographie 8

I-1-5- Sols, végétation et faune 8

I-1.6- Activités humaines et économiques 8

I-1-7- Les voies de communication 10

I-2- TRAVAUX ANTERIEURS 10

I-2-1- Cadre structural et géologique 10

I-2-2- Aperçu sur la désagrégation des granites et l'altération des minéraux 11

I-2-3- Géotechnique des altérites 12

I-2-4- Matières premières pour briques de terre 13

I-2-S Caractéristiques d'un sol destiné à la stabilisation au ciment 16

CONCLUSION 16

Chapitre II : MATERIELS ET METHODES D'ETUDE 18

INTRODUCTION 18

II-1 TRAVAUX SUR LE TERRAIN 18

II-1-1-Connaissance du terrain 18

II-1-2 Prise d'échantillons 18

II-2-1 Caractéristiques physiques des matériaux de Batié 20

II-2-3 Mesure des grandeurs physiques sur les éprouvettes 27

II-3 CLASSIFICATION GEOTECHNIQUE DES SOLS 31

II-3-1.Classification unifiée (U.S.C.S) 31

II -3-2.Classification A.A.S.H.T.O ou H.R.B. 31

Conclusion 32

Chapitre III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS 33

INTRODUCTION 33

III-1 CARACTERISATION DES SOLS SUR GRANITE A BATIE 33

III-1-1 Caractéristiques des matériaux 33

III-1-1-3 Autres paramètres 35

ii

III-2 UTILISATION DE SES MATÉRIAUX POUR LA FABRICATION DES BRIQUES DE

TERRE COMPRIMÉE. 36

III-3 RESULTATS DE LA CARACTERISATION DU CURAGE DES EPROUVETTES 38

III-3-1 Densité apparente des éprouvettes 38

III-3-2 Retrait linéaire 38

III-3-3 Coefficient d'absorption d'eau 40

III-3-4 Résultat de rupture à la traction par flexion des éprouvettes 40

III-3-5 Résistance à l'écrasement 40

III-3-6 Coefficient de ramollissement (Kram) 42

III-4 CORRELATION ENTRE LES PARAMETRES GEOTECHNIQUES ET LES

COMPORTEMENTS MECANIQUES DES BTC DERIVEES 42
III-5 INTERET DE LA STABILISATION DES PRODUITS D'ALTERATION DES

GRANITES DE BATIE 44

Conclusion 45

CONCLUSION GENERALE 46

BIBLIOGRAPHIE XLVII

iii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Précipitation mensuelle

Tableau 2 : Appellation des sols selon les proportions de types de matériaux Tableau 3 : Préfixes et suffixes des symboles de groupe du système U.S.C.S Tableau 4 (Ann) : Résultats de l'analyse granulométrique par tamisage humide Tableau 5 : classification U.S.C.S

Tableau 6 : classification A.A.S.H.T.O

Tableau 7: Valeurs de quelques paramètres géotechniques des sols utilisés Tableau 8 : Valeurs moyennes de test de caractérisation des éprouvettes Tableaux 9à11 (Ann) : Résultats de caractérisation des éprouvettes

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Localisation du secteur d'étude

Figure 2 : Histogramme de la répartition des précipitations du secteur d'étude

Figure 3 : Carte des unités morphologiques de Batié

Figure 4 : Carte orographique du secteur de Batié

Figure 5 : Carte géologique de Batié

Figure 6 : Réseau hydrographique de Batié

Figure 7 : Fuseaux granulométrique pour brique de terres comprimées stabilisées

Figure 8 : Profil d'altération sur granite à Batié

Figure 9 : Répartition granulométrique des sols utilisés

Figure 10: Evolution du retrait linéaire

Figure 11: Evolution du taux d'absorption d'eau

Figure 12 : Evolution de la flexion

Figure13: Evolution de la résistance à la compression

iv

DEDICACE

A MA FAMILLE

Qu'elle trouve ici le fruit de leurs sacrifices et de l'engagement qu'elle a eu pour mon éducation

A MES AMIS

Qu'ils ne perdent pas goût à la vie

A TOUS CEUX QUI ME SONT CHERS

A TOUS CEUX QUI SE BATTENT POUR UN MONDE MEILLEUR

5

REMERCIEMENTS

Au moment où j'achève ce mémoire, il m'est particulièrement agréable d'exprimer mes sincères remerciements à tous ceux qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation de ce travail.

Ainsi, je tiens à remercier vivement mes encadreurs :

- Le Dr. R. MEDJO EKO, chargé de cours à l'Université de Dschang qui par ses multiples occupations a pu consacrer son temps précieux à l'amélioration de la qualité de ce travail. Ce mémoire bénéficie très largement de ces compétences.

-Le Dr. V. KAMGANG KABEYENE, Maître de conférences à l'université de Yaoundé I (école Normale Supérieure de Yaoundé ), qui a bien voulu me proposer ce sujet et qui, était toujours disponible pour suivre ce travail.

Je tiens à exprimer ma profonde gratitude au Pr G. E. EKODECK, chef du laboratoire des sciences géotechniques et hydrotechniques de l'université de Yaoundé I qui a bien voulu accepter de diriger mes premiers pas dans le domaine de la géotechnique. Je lui témoigne aussi ma reconnaissance pour sa bonne volonté, sa disponibilité à nous suivre malgré ses multiples occupations tant académiques qu'administratives

J'adresse un merci particulier au Dr. U. CHINDJE MELO, Directrice de la Mission de Promotion des Matériaux Locaux (MIPROMALO), pour avoir accepté de mener nos travaux de laboratoire dans son institution.

Qu'il me soit permis de remercier tous les enseignants du département des sciences de la terre de l'université de Yaoundé I en particulier ceux des sciences géotechniques et hydrotechniques.

Je suis heureux d'exprimer ma gratitude aux attachés de recherche de la MIPROMALO (Mrs Tchamba, Bilong, Lowé ...etc) et à Mr Kemayou du LABOGENIE.

Je garde d'excellents souvenirs de tous mes camarades de DEA, promotion 2002-2003. Mes sincères remerciements à Mme MAGNE Bernadette pour ses multiples conseils et assistance tant matériel que financier.

Je ne saurais terminer sans remercier celui par qui tout a été fait, je pense à notre seigneur Jésus-Christ, puisse t-il faire de nous, de simples chemins devant les pas de nos frères.

6

RESUME

Les sols développés sur granites à Batié s'observent aisément au niveau des sablières où ils constituent un épais manteau d'altération de plusieurs mètres. Ces profils d'altération se différencient en trois niveaux distincts (Nzeukou, 2002). La caractérisation des matériaux du niveau supérieur consignée dans ce mémoire fait ressortir non seulement les propriétés géotechniques de ces matériaux, mais également leurs rapports avec les briques de terre crues (BTC ; BTCS) dérivées. Il ressort de nos travaux les faits d'observations suivantes :

- Les matériaux du niveau supérieur des profils d'altération sont des sables grossiers avec peu de particules fines (29,5%) à plasticité forte (20.3%) de classe A-2-7(2). Ces matériaux présentent aux essais de compactage des densités sèches maximales assez médiocres (1,70 g/cm3), mais une teneur en eau optimale de (16%).

- Au vu des normes d'ORAN (1996) et les critères élaborés par Daot et al (1991), Mamba Mpelé (1993), nos matériaux se prêtent au façonnage de brique de terre. Ainsi, différentes éprouvettes de dimensions moyennes 80,20 x 42,02 x 17,50 mm3 ont été confectionnées pour les sols du niveau supérieur du profil d'altération et ceci, à sa teneur en eau optimale (TEO). La stabilisation s'est faite au ciment CPJ35, et le curage à duré 28 jours à l'abri du soleil. Les tests de caractérisation physiques (retrait linéaire, absorption d'eau) et mécaniques (résistance à la compression et flexion) des éprouvettes révèlent que les briques stabilisées au ciment sont de qualité satisfaisante. En réalité, ces blocs présentent des performances variables suivant le taux de stabilisation. Ces propriétés physico-chimiques ont été étudiées selon les normes de l'Organisation Régionale Africaine de Normes (ORAN : ARS: 1996).

Mots clés : sablières, caractérisation des matériaux, briques de terre crue, curage, stabilisation.

7

ABSTRACT

Soils developped on granites in Batie are easily observable in sandpits, where they make up a thick weathered mantle. The alterations on soil profiles consist of three distinct levels (Nzeukou, 2002). The characterisation of materials from the upper level consigned in this memoire reveals not only their geotechnical properties, but also their relationships with the mud bricks (BTC,BTCS) made from them. The results show that:

-The materials of the upper level of the alteration profiles are coarse sands with few fine particles (29,5%) and a high plasticy (20,3%); falling in class A-2-7(2). During compaction trials they had quite low maximum dry density (1,70g/cm3), but optimum an moisture content of 16%.

-Mindful of Oran's norms (1996) and the criteria proposed by Daot et al (1991), Mamba Mpelé (1993), the materials concerned are fit for the manufacture of mud bricks.. Blocks of size 80,2x 42,02x17,50 mm3 were made of these materials at their optimum moisture content (TEO). The bricks were stabilized with CPJ35 cement and left to dry under shade for 28 days. Physical (linear retreat, water absorption) as well as mechanical (resistance to compression and flexion) characterisation tests of the blocks revealed that they were of good quality. The blocks show variable performances depending on the stabilisation made. This physico-chemical characterisation was achieved using the norms set by ORAN 1996.

Key words: sandpit, characterisation of materials, mud bricks, stabilization.

INTRODUCTION GENERALE

8

L'étude géotechnique des latérites est intéressante dans la mesure où l'on fait ressortir l'intérêt que révèlent ces produits d'altération dans la vie économique des pays tropicaux à l'instar du Cameroun. L'arène granitique est considérée généralement comme des produits sablo-argileux dérivant de l'altération des granites soumis aux lessivages des précipitations intertropicales. Dans ces produits présents dans de nombreuses régions, subsistent des grains de quartz et de feldspaths. Leurs caractéristiques physico-chimiques et géotechniques leur confèrent généralement une grande utilité comme matériaux des ouvrages de génie civil. Les travaux ayant fait état de leur utilisation comme matières premières pour les briques de terre sont restreints. Ce travail est une contribution à l'étude des produits d'altération en vue de leur utilisation comme matériaux de fabrication des briques de terre crues (BTC ; BTCS). Ils proviennent du massif granitique de Batié (Ouest-cameroun). L'objectif de notre travail est de voir si ces sols sont aptes à la fabrication des briques de terre comprimée, de montrer que le comportement mécanique de ces briques dépend des caractéristiques physico-mécaniques des matériaux utilisés.

Nous avons subdivisé notre travail en trois chapitres :

- Dans le chapitre I, nous présentons brièvement le cadre naturel de notre zone d'étude, tout en faisant un bref aperçu sur les travaux qui ont été déjà fait dans la zone d'étude et sur les briques de terre en général.

- Dans le chapitre II, nous présentons le matériel et la méthodologie utilisée pour atteindre les objectifs que nous nous sommes fixés.

- Le chapitre III présente les résultats de nos travaux ainsi que les commentaires qui en découlent.

Une conclusion générale synthétise le sujet traité tout en faisant ressortir quelques propositions pour la suite du travail.

1

Chapitre I : Généralités

Chapitre I : GENERALITES

INTRODUCTION

La genèse d'un sol reste principalement tributaire de la nature de la roche-mère, du climat, de la végétation et de la topographie. Afin de mieux mener notre étude, il nous a paru nécessaire de faire préalablement une brève présentation de son cadre naturel. Dans ce même chapitre, quelques travaux antérieurs effectués dans la zone d'étude et ceux relatifs aux produits d'altération et les briques de terre en général, ont été résumés.

I-1- MILIEU NATUREL

I.1.1- Situation géographique

Le secteur de Batié est situé à 25 km côté sud-ouest de la ville de Bafoussam sur l'axe routier Bafoussam-Douala. Sur le plan administratif, il fait partie du Département des Hauts-Plateaux, Province de l'Ouest-Cameroun (fig.1). Ce secteur, limité par les parallèles 5°10' et 5°22' de latitude Nord, puis par les méridiens 10°15' et 10°20' de longitude Est, couvre une superficie d'environ 64 km2.

I-1-2- Climat

La localité de Batié, comme l'ensemble du pays Bamiléké, devrait jouir d'un climat subéquatorial avec quatre saisons car balayée deux fois par le front intertropical au cours de l'année (Olivry, 1986). D'après Dongmo (1982), la mousson et le relief y ont créé plutôt un climat pseudo-tropical d'altitude avec deux saisons seulement et des températures fraîches : une saison sèche de mi-novembre à mi-mars et une saison de pluies de mi-mars à mi-novembre (tabl.1 et fig.2). Parfois le niveau des précipitations atteint 1720 mm d'eau par an et la température moyenne annuelle est de 20°C (Suchel, 1972).

Chapitre I : Généralités

Figure 1 : Localisation du secteur d'étude (x)

2

Figure 1 : Zone d'étude dans une partie de la Province de l'Ouest-Cameroun

Chapitre I : Généralités

Tableau 1 : Précipitations moyennes mensuelles

(Sources : station météorologique de Baham : (1995-2001)

Mois

Jan.

Fév.

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Sept.

Oct.

Nov.

Déc.

Total

P(mm)

7,15

10,31

53,35

127,05

148,80

241,30

263,00

295,00

285,50

192,50

50,50

7,25

1681,71

P (mm) 300 250 200 150 100 50 0

 

Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc.

Mois

Figure 2 : Histogramme de la répartition des précipitations du secteur d'étude

3

I-1-3- Géomorphologie et correspondances lithologiques

La morphologie de Batié montre un relief essentiellement montagneux dominé par les

collines polyconvexes (relief en demi-oranges) plus ou moins jointives. L'altitude moyenne est

4

Chapitre I : Généralités

de 1600m avec des pentes pouvant atteindre 60 à 80%. La carte topographique de Bafoussam 1d au 1/50 000 et les études antérieures (Kwékam et Talla, 1986), font ressortir en fonction de l'altitude trois unités morphologiques (fig.3) :

- Unité morphologique 1191-1250 m ; elle correspond à une zone basse (vallée) donc l'altitude varie entre 1191m et 1250m ;

- Unité morphologique 1250-1550m ; elle correspond à une bande en courbe orientée SE - NW puis SW- NE à pentes ouest abruptes. Cette bande est formée d'un alignement de sommets tels que : KONG ZEMGUE, KONG TCHOUNGWE, KONG MATCHOU, KO'O NGWEN et KONG MANKUI NGOUNOU ;

- Unité morphologique 1550-1784m : elle correspond à un ensemble de plateaux qui s'étendent sur les localités de Famgoum, La'agou, Hiala et Moutchentcha. Ces plateaux laissent apparaître quelques reliefs résiduels d'altitudes comprises entre 1600 et 1784 m (fig.4).

Les trois unités morphologiques ainsi définies correspondent sur le terrain à deux formations lithologiques différentes (Kwékam et Talla, 1986). Il s'agit dans la zone basse des granodiorites qui s'étendent en une bande depuis Motchefondom jusqu'au Nord de Famgoum (fig.5). Les deux autres ensembles morphologiques demeurent le domaine des granites parfois appelés orthogneiss par certains auteurs.

L'unité orientée SW -NE serait un contact faillé entre le granite et les granodiorites : d'où l'existence des mylonites dans cette zone. Notons également que les sommets supérieurs à 1600 m situés à l'extrême Nord-Ouest du secteur sont recouverts par des basaltes (fig. 5).

Chapitre I : Généralités

5

Figure 3 : Carte des unités morphologiques de Batié

(d'après la carte topographique de Bafoussam 1d au 1/50 000) Légende :

Unité morphologique 1191-1250m Route principale bitumée

Unité morphologique 1250-1550m Routes non bitumées

Unité morphologique 1550-1784m Pistes

Chapitre I : Généralités

6

Figure 4 : Carte orographique de Batié

(d'après la carte topographique de Bafoussam 1d au 1/50 000)

Légende :

Basalte Granite de Bandja

Mylonite Granodiorite

Granite de Batié

Chapitre I : Généralités

7

Figure 5: Carte géologique de Batié

8

Chapitre I : Généralités

I-1-4- Hydrographie

La localité de Batié est drainée par un seul cours d'eau principal, le Ngoum dont les

affluents (Ché Ngwen, Chépang et Tchompso) coulent suivant les directions de grandes fractures régionales SW-NE (N0°E à N40°E ;Talla, 1995). L'indice de drainage est élevé avec 3 à 5 cours d'eau par km2, ce qui permet de laver facilement le sable après exploitation et même à canaliser, par des techniques artisanales l'eau des drains naturels principaux vers les sites de sablières (Tchindjang,2001).

Ce réseau hydrographique (fig.6) est étroitement lié à la lithologie et à la structure ; il est dendritique à l'Ouest et au Sud où affleure le socle cristallin, parallèle dans les couvertures volcaniques du NE et extrême NW, treillis dans la zone mylonitisée de la rivière Chépang (Talla, 1995).

I-1-5- Sols, végétation et faune

Les sols de Batié sont développés sur le socle granitogneissique (Chauvel et Pédro,

1967). Ils définissent les sols rencontrés sur granite en Afrique comme des sols ferrugineux tropicaux lessivés ou peu évolués suivant que la pédogenèse prend place à un degré plus ou moins accentué de l'altération du granite. D'après ces auteurs, les caractères communs à ces sols sont une granulométrie sableuse dominante, la nature kaolinique des argiles et leur faible importance, une capacité d'échange en base faible (2à 5 meq/100 g), un pli légèrement acide (5 à 6,5), peu de matières organiques (<1%).

La végétation de Batié est constituée de savanes arbustives, arborées et herbeuses à Imperata cylindria, Pennisetum purpureum et setaria barbata (Letouzey, 1985). Dans les vallées, domine une végétation marécageuse à raphia. Sur les plateaux et versants des collines, tout le secteur a subi une action anthropique principalement agricole. Le principal aménagement agraire est le bocage à haie ou complanté d'arbres fruitiers, d'eucalyptus, caféiers, etc.

La faune est constituée uniquement de petits gibiers (oiseaux, rongeurs,...).

I-1.6- Activités humaines et économiques

La population autochtone de Batié est l'une des plus vieilles souches des peuples

Bamilékés ; Elle est venue de la vallée du Nil (Feugueng, 2001). Cette population estimée à 14000 âmes vie sur une superficie avoisinant 64 km2, soit une densité de la population d'environ 218,75 habitants au km2 (Tchindjang, 2001).

Chapitre I : Généralités

9

Figure 6 : Réseau hydrographique de Batié

(d'après la carte topographique de Bafoussam 1d 1/50.000) Légende :

Cours d'eau

Route principale bitumée

Routes non bitumées

Pistes

Points côtés

10

Chapitre I : Généralités

Cette population est constituée essentiellement d'agriculteurs, de petits éleveurs, de commerçants et d'artisans. Les activités agricoles portent sur les cultures de rentes (caféiers) et les vivrières (banane, arachide, pomme de terre, choux, ananas).

L'élevage est essentiellement constitué de petit bétail et de volailles.

La crise économique des années 1990 a poussé de nombreux jeunes à l'abandon des études et ces derniers se sont orientés dans l'exploitation des sablières. De nos jours, ces sablières sont devenues pour eux et même pour ceux encore en activité scolaire, une source de revenu.

I-1-7- Les voies de communication

La route nationale N°5 (reliant Bafoussam à Douala) est la principale route qui traverse la

zone d'étude du NE au SW. Il existe quelques routes secondaires reliant Batié aux villages environnants (Bamendjou, Bapa, Bagam, etc.)

I-2- TRAVAUX ANTERIEURS I-I.2-1- Cadre structural et géologique

Le secteur de Batié est situé dans la partie sud-ouest de la chaîne panafricaine Nord-équatoriale du Cameroun. Cette chaîne est considérée par Nzenti et al. (1984) comme une chaîne de collision comportant une multitude de granitoïdes parfois orthogneissifiés. « La ligne du Cameroun » de direction N30°E traverse notre zone d'étude.

Les formations géologiques observées à Batié comprennent : les granites, les granodiorites plus ou moins déformés (mylonites) et les basaltes.

Les études pétrostructurales et géochimiques du massif granitique de Batié effectuées par Talla (1995) révèlent que :

- Sur le plan pétrographique, le secteur d'étude présente un granite leucocrate ayant une texture grenue porphyroïde et est marqué par des mégafeldspaths potassiques non jointifs et orientés. Il est parsemé d'enclaves de granodiorite et recoupé par des filons de monzodiorite. Les minéraux comme la chlorite et la séricite seraient des produits d'altération.

- Sur le plan structural, les différentes structures primaires sont matérialisées par les minéraux, filons et enclaves. Les structures planes sont de directions principales N 45°E à l'Est, N160°E à l'Ouest, N50°E et N155°E au centre et N-S au sud du massif. Les structures linéaires qui convergent vers le centre du massif suggèrent pour ce dernier une forme en dôme aplati au centre et étiré vers le Sud.

11

Chapitre I : Généralités

-Sur le plan minéralogique, toutes les roches renferment des feldspaths alcalins de même composition chimique. Par contre, les plagioclases, l'amphibole et la biotite ont une composition chimique variable suivant le type de roche.

-Sur le plan géochimique et géochronogique, on retrouve les roches basiques (monzodiorites), intermédiaires (granodiorites) et acides (granites), mises en place par cristallisation fractionnée avec contamination crustale, (87Sr/86Sr= 0,707668 #177;0,00056) à partir d'un magma calco-alcalin très potassique, métalumineux à hyperalumineux, ceci à des pressions inférieures à 6 Kb et à des températures inférieures à 800°C. L'âge de ce massif est de 576 #177; 24 Ma (Talla, 1995) et indique une mise en place pendant l'orogenèse panafricaine dans le contexte géodynamique de fin de collision.

I-2-2- Aperçu sur la désagrégation des granites et l'altération des minéraux

Climat, morphologie et états physiques de la roche sont les grands facteurs qui contribuent à la transformation de la roche en altérite. Les granites et les roches à composition minéralogiques voisines (granitoïdes) soumis aux lessivages des précipitations intertropicales s'altèrent en produits sablo-argileux (arènes) dans lesquels subsistent des grains de quartz et de feldspaths au sein d'une matrice argileuse.

Il ressort des études faites par Blot (1990) sur l'altération des massifs granitiques de Saraya au Sénégal que la minéralogie des profils a permis de montrer que les principaux minéraux détruits sont les ferromagnesiens, les feldspaths (plagioclase) et les alcalins. Cette proportion de minéraux altérables est limitée dans les roches granitiques par la présence du quartz (quartzification croissante de la base du profil vers le sommet). Les principaux néoformés sont les minéraux hydroxylés et oxydes (smectites, kaolinites, hydroxyde de fer, oxydes de fer et de silicium).

Sur le plan géochimique, l'on doit considérer que l'ensemble des couches superficielles formant un terrain se différencie toujours des roches par une composition déficitaire en la plupart des éléments. Ce déficit affecte principalement les métaux alcalins et les alcalino-terreux, la silice et moins nettement l'aluminium. Par contre le milieu conserve globalement le fer, le titane, etc. En général, les fortes teneurs ont tendance à être plus éliminées et les faibles teneurs mieux maintenues, le produit final dépend malgré tout de la composition initiale de la roche. L'altération développée sur ces massifs est une altération ferrallitique et le profil complet de la coupe superficielle est le suivant de haut en bas:

- Le sol, défini par une succession de trois horizons principaux.

12

Chapitre I : Généralités

? Horizon sableux humifère ;

? Horizon sableux faiblement argileux ;

? Horizon sableux faiblement argileux à nodules ou concrétion.

- Le niveau ferrugineux caractérisé par l'abondance des oxydes et d'oxyde de fer formant un horizon induré, dense, tranchant sur l'ensemble du profil par sa couleur rouge, brun, rouille, sa cohésion, sa dureté. La puissance varie de 0,5 à 2,5 m. Suivant le comportement physique, on peut distinguer une cuirasse plus dure d'une carapace sous-jacente moins résistante. Cette succession de deux horizons ferrugineux n'est pas systématique, l'un ou même les deux pouvant manquer. Ce constat s'avère justifié lors des observations de terrain pendant nos travaux antérieurs (Nzeukou, 2002).

- Les altérites à puissance variable (5 à 50 m).

I-2-3- Géotechnique des altérites

Dans les régions tropicales et subtropicales humides, la désagrégation de la roche mère et l'altération chimique, associés aux lessivages et à l'évaporation conduisent à une accumulation des sesquioxydes de fer et d'aluminium dans le sous-sol. Ces sols latéritiques ont une faible couche de matières organiques et peuvent être de consistance tendre, sableuse ou argileuse, ou au contraire dure et caillouteuse (Daot et al, 1991). Les études géotechniques de ces latérites, d'après (Ekodeck, 1984), ont surtout été effectuées sur les latérites graveleuses vraisemblablement en raison de leur grande utilité dans les travaux de génie civil (bâtiment, voies de communication, ouvrages d'arts, etc...) Néanmoins, les produits issus de l'altération des roches en milieu intertropical humide et bien drainé, et pas seulement ceux du niveau cuirassé peuvent se prêter à la construction de toute sortes d'ouvrages de génie civil, suivant leurs natures, qu'ils soient remaniés ou non, stabilisés ou non (Ekodeck,1984).

Au Cameroun, ces latérites ferrugineuses dans le Nord et ferrallitiques dans le Sud, couvrent environ 70% du territoire (Sikali et Mir-Emarati, 1986). Les études sur la caractérisation géotechnique (propriétés physiques, mécaniques, chimiques et minéralogiques) de ces latérites a permis à de nombreux auteurs à l'instar de Mamba Mpelé (1993), Ekodeck et Kamgang (2001), de définir les critères à appliquer à ces sols latéritiques pour leur utilisation dans la fabrication des briques de terre crues, des tuiles et briques cuites, des céramiques et réfractaires.

Au départ, l'utilisation de ces latérites faisait abstraction des considérations génétiques. Ekodeck (1994), en admettant que le comportement des latérites est lié à l'ampleur de l'action

13

Chapitre I : Généralités

des phénomènes qui interviennent au cours du processus d'altération, propose la méthode normative afin de définir les rapports entre les caractères génétiques et les propriétés géotechniques des latérites. Cette méthode fondée uniquement sur les résultats d'analyses chimiques des constituants majeurs, aboutit à l'évaluation des paramètres altérologiques (irlp, irip, ircp, dvar, ial, ifl, etc) des roches silicatés ainsi que la définition de leur composition minéralogique virtuelle, qui serviront non seulement dans l'étude évolutive et intégrée des phénomènes d'altération mais aussi dans celui d'études prospectives de géologie appliquée, notamment dans le génie-civil et l'exploitation de certaines ressources minérales. Les résultats de cette méthode appliquée à la région de Yaoundé montrent que les caractères géotechniques, rhéologiques et normatifs diffèrent à chaque ensemble du profil. Ainsi, pour le niveau superficiel, l'indice de lixiviation potentielle augmente avec la teneur en argile. Pour le niveau médian, l'accumulation du fer se manifeste par une diminution de l'indice des vides et une augmentation du poids volumique sec, de la compacité et de l'indice d'induration potentielle. Pour le niveau inférieur, l'indice de lixiviation potentielle augmente avec l'indice des vides et décroît avec la compacité.

De cette approche normative, il ressort que les propriétés physiques et mécaniques sont les indicateurs directs ou indirects de l'évolution des processus d'altération.

I-2-4- Matières premières pour briques de terre

La terre est un matériau de construction qui se passe maintenant de publicité. Mais la terre ne peut être employée en construction que si elle offre une bonne cohésion. Celle-ci est principalement due à la présence des particules fines (argiles) jouant le rôle de liant naturel. La brique de terre est un matériau durable et de qualité certaine quand elle est produite dans des conditions requises à savoir :

- Utilisation de la bonne matière première ; - Technique de fabrication adéquate ; - Emploi des équipements appropriés.

La plus grande faiblesse de la construction en terre cependant demeure la fragilité de sa durabilité, et sa mauvaise tenue vis-à-vis de l'eau. Ces problèmes sont en cours de résolution grâce aux progrès scientifiques et techniques. L'amélioration des faiblesses signalées plus haut passe par la stabilisation du matériau. Stabiliser une terre, c'est lui donner des propriétés irréversibles face aux contraintes physiques. Cette stabilisation dépendra entre autres, des

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Chapitre I : Généralités

propriétés initiales de la terre, de l'usage envisagé de cette terre, de l'économie du projet et de la durabilité future exigée. Il existe plusieurs techniques de stabilisation :

- La stabilisation chimique

Ce procédé consiste à ajouter des produits chimiques à une terre. Ceci modifiera alors les qualités de la terre utilisée du fait d'une réaction physico-chimique entre les particules et les matériaux ajoutés.

- La stabilisation mécanique ou physique

Ce procédé consiste à exercer un simple compactage de la terre entraînant ainsi la modification de la densité de cette terre, de sa porosité, de sa compacité, de sa résistance mécanique et de sa perméabilité. L'on peut aussi procéder par simple ajout contrôlé à cette terre de fraction de grains d'une certaine granulométrie avant compression, ce qui peut lui conférer de nouvelles qualités structurales. Suites aux études statistiques, certains critères de sélection des matières premières pour la fabrication des blocs de terre comprimées et stabilisées ont été établis par certains auteurs :

* D'après Daot et al (1991), les critères suivants sont définis pour les BTCS :

+A partir de l'analyse granulométrique, un fuseau limite est défini par :

Argile, entre 15 et 25% du poids total ; Limon, entre 20 et 30% du poids total ; Sable, entre 45 et 65% du poids total.

Ces courbes limites sont entre le sable silteux, le sable argileux et l'argile sableuse ; pour tirer parti au mieux des qualités d'élément du sol, ils ont défini une courbe optimale par : argile (20%), limon (22%), sable (58%). Ce qui correspond à un sable silteux.

Pour répondre aux exigences d'une granularité optimale, un sol destiné à la confection d'une BTCS devra répondre aux conditions ci-après :

- Sa courbe granulométrique doit être contenue dans le fuseau limite (fig. 7a annexe) ; - Elle doit se rapprocher la plus possible de la courbe idéale ;

- Elle devra être approximativement parallèle aux courbes limites et à la courbe idéale surtout dans la région des limons.

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Chapitre I : Généralités

Si ce fuseau limite garantit une certaine sécurité, cela ne veut pas dire qu'en dehors de ce fuseau, il ne soit pas possible de construire en terre.

+Comme pour la granularité, les études statistiques ont été faites en vue de définir les limites d'Atterberg « idéales » pour le béton de terre. La table ci-dessous présente une récapitulation des spécifications concernant les limites d'Atterberg (Daot et al, 1991):

Limites d'Atterberg

Zone limite

Zone préférentielle

Ip

7 à 29%

7 à 18%

WL

25 à 50%

30 à 35%

Wp

10 à 25%

12 à 22%

Les critères retenus pour l'essai Proctor est la teneur en eau optimale (TEO), les plages recommandées sont :

TEO (%)

Appréciation

Possibilité de stabilisation

Stabilisant conventionnelle

7 à 9

Bien

-

Ciment ou chaux

9 à 17

Excellent

Facile à stabiliser

Ciment ou chaux

17 à 22

Acceptable

Difficile à stabiliser

Ciment ou chaux

22 à 25

+/- acceptable

-

Chaux

* D'après Mamba Mpelé (1993), les critères utilisés pour la fabrication des blocs de terre peuvent être classés en deux groupes :

+Le groupe des critères globaux indépendant du mode de fabrication ou de la technologie utilisée pour la production des blocs de terre : Il concerne la densité sèche 7d et le coefficient d'uniformité Cu, les matières premières utilisées doivent avoir à l'essai proctor des densités sèches (7d ? 1,70) et, les courbes granulométriques doivent être uniformes et présenter des coefficients d'uniformités (Cu ? 20).

+Le groupe des critères spécifiques au mode de fabrication et à la technologie utilisée. Il concerne la granulométrie et les limites d'Atterberg.

? Blocs de terre comprimée (B.T.C)

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Chapitre I : Généralités

En fait, la B.T.C est d'une certaine manière une version plus moderne de l'adobe. Les constructions en BTC se développent aujourd'hui et sont la forme la plus répandue de construction en terre crue. Ces briques présentent l'avantage d'être très résistantes et très souples quant à leur utilisation. Contrairement aux adobes, les B.T.C présentent des résistances à la compression élevées. La latérite utilisée à cet effet doit avoir un IP entre 5 et 30, WL entre 25 et 50, et la courbe granulométrique incluse dans le fuseau de la figure 7b en annexe (Mamba Mpelé, 1993).

? Blocs de terre stabilisés au ciment (B.T.C.S)

Lorsqu'on ne dispose pas de terre comportant assez de matières argileuses ou lorsqu'on veut avoir des blocs de terre plus résistants, on est obligé de stabiliser la terre avec un liant hydraulique(ciment, chaux). Les terres stabilisables au ciment par exemple doivent avoir leur WL entre 20 et 50, leur IP < 20 et leurs courbes granulométriques incluses dans le fuseau de la figure 7c en annexe (Mamba Mpelé, 1993).

* D'après les normes d'ORAN (1996), un sol pour brique de terre crue doit avoir une courbe granulométrique à l'intérieur de fuseau de la figure 7d en annexe. Aux limites d'Atterberg, une terre pour stabilisation doit avoir une WL entre 25 et 50 ; une Wp entre 20 et 35 et un Ip entre 2 et 30.

I-2-5 Caractéristiques d'un sol destiné à la stabilisation au ciment

La terre destinée à la stabilisation doit posséder après façonnage, une bonne cohésion naturelle. C'est-à-dire que la teneur en argile doit être suffisamment élevée (> 10%). Elle doit aussi contenir un squelette minéral (sable-gravier) facilitant la prise du ciment. Bref, la courbe granulométrique doit se rapprocher de la courbe idéale (Daot et al, 1991). Les sols dont l'indice de plasticité Ip est inférieur à 7 ou supérieur à 29 sont à proscrire (Houben, 1994). Les constituants des phases sont généralement la matière organique (teneur minimale < 1%), les sulfates (teneur minimale < 2%) et les oxydes hydroxydes métalliques (teneur minimale < 5%).

CONCLUSION

La localité de Batié est caractérisée par un alignement de sommets d'altitude moyenne comprise entre 1300 et 1550m. Elle est soumise à un climat subéquatorial à deux saisons inégalement réparties au cours de l'année. Le réseau hydrographique est lié à la morphologie et à la structure de la région. La végétation est une savane arborée. Le granite de Batié, très fissuré et

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Chapitre I : Généralités

diaclasé, est marqué par une altération très poussée. La conséquence de cette altération est l'existence d'un épais manteau d'altération exploité dans différentes sablières de la localité. Ce manteau d'altération pouvant être subdivisé en niveau d'altération dont la composition et les propriétés évoluent verticalement tout au long du profil. Ces différentes propriétés tant physiques que mécaniques méritent bien d'être connues si, l'on veut utiliser ces matériaux comme matières premières pour la fabrication des briques de terres.

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

Chapitre II : MATERIELS ET METHODES D'ETUDE

INTRODUCTION

Dans ce chapitre, l'accent est mis sur les manipulations de laboratoire. Les travaux de terrain se limitant à l'échantillonnage, d'autant plus que la description des sablières et des profils d'altération a été faite lors de nos travaux antérieurs (Nzeukou, 2002).

II-1 TRAVAUX SUR LE TERRAIN

II-1-1-Connaissance du terrain

Les sols développés sur granite à Batié s'observent aisément au niveau des sablières où ils constituent un épais manteau d'altération de plusieurs mètres (photo en annexe). L'observation et la description de ces profils d'altération lors de nos travaux antérieurs (Nzeukou, 2002) nous a permis de les différencier en trois niveaux d'altération distincts (fig.8) :

- Le niveau supérieur meuble, constitué de sable argileux de classe A-2-6 ;

- Le niveau médian allotéritique, constitué d'argile sableuse de classe A-6 ou A-7-7 ;

- Le niveau inférieur isaltéritique, constitué de grave silteuse de classe A-2-7 ou A-2-6. Dans nos travaux actuels (portant sur l'utilisation de ces sols dans la fabrication des

BTC), les échantillons ont été récoltés au niveau supérieur meuble de chaque profil d'altération (en raison de son accessibilité facile même à des endroits de la localité où les sablières sont inexistantes) et les essais tels la granulométrie, les limites d'Atterberg, la densimétrie et l'essai Proctor ont été effectués en laboratoire.

II-1-2 Prise d'échantillons

Les échantillons sont destinés aux analyses physiques. Ils ont été prélevés à l'aide d'une machette et recueillis dans des sacs en plastiques et symbolisés par la lettre S. Chaque lettre est suivie d'une numérotation représentant la carrière choisie. En exemple,

1 = carrière de Famgoum ; 2=carrière de Batié col S1 = Echantillon de surface du profil 1

Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

0m

3,09m

6,91m

Ensemble supérieur meuble

Ensemble médian

allotéritique

Ensemble inférieur isaltéritique

horizon humifère

Grains de quartz (horizon sableux rouge)

Poche rouge argileux

Revêtement argileux

Grains de quartz millimétrique

Matériaux blancs feldspathiques d'aspect

poudreux

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Filon de quartz démantelé Bloc de roche

Figure 8 : Profil d'altération sur granite à Batié (Nzeukou, 2002)

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

II-2 TRAVAUX EN LABORATOIRE

Les essais de caractérisation de la matière première ont été effectués au Laboratoire

National de Génie Civil (LABOGENIE), et les essais de fabrication des éprouvettes au laboratoire de céramique de la Mission de Promotion des Matériaux Locaux (MIPROMALO) de Yaoundé (Cameroun). Les essais de compression et flexion des éprouvettes ont été réalisés au Laboratoire de Géotechnique et Matériaux de l'Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé

Pour ces travaux de laboratoire, le matériel utilisé comprend :

- une étuve type WTB BINDER ;

- une colonne de tamis norme AFNOR ;

- deux balances de précision type METTLER AE 200 ;

- appareil de Casagrande ;

- une presse hydraulique type T 91004, (10 ton) ;

- un moule Proctor ;

- un pied à coulisse au 1/20ème ;

- une machine de rupture à traction par flexion (M O Type 11,50 N°21, 10 KN, 380 V) ;

- une machine de compression Type PERRIER ;

- burettes, spatules, pipette, sceau, etc.

Les échantillons récoltés ont été utilisés pour des analyses physiques (granulométrie, limite d'Atterberg, densimétrie, et essai Proctor) et à la fabrication des briques de terre stabilisée au ciment CPJ35 (organigramme en annexe).

II-2-1 Caractéristiques physiques des matériaux de Batié

Les essais d'identification que nous avons faits sur nos échantillons nous ont permis de

déterminer le poids volumique des grains solides, le poids volumique humide, la teneur en eau naturelle, les limites d'Atterberg, la granularité, etc. A partir des résultats, nous déduisons d'autres caractéristiques physiques du sol telles la densité réelle et apparente, l'indice des vides, la porosité, etc. Ces essais ont été faits suivant les normes AFNOR.

II-2-1-1 Densimétrie

*Densité apparente (da)

La détermination de la densité apparente a été faite par la méthode de la balance hydrostatique. Cette méthode consiste à déterminer le volume d'eau déplacée par poussée d'Archimède par un échantillon paraffiné et immergé dans l'eau (t° = 25°c). Pour ce faire, prendre un échantillon non perturbé (poids = p1), le plonger dans de la paraffine fondue en

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

agitant pour dégager les bulles d'air (poids = p2), éviter la pénétration de la paraffine dans l'échantillon en exécutant l'opération assez rapidement, cet échantillon paraffiné est ensuite posé dans le panier de pesé de la balance totalement immergé dans l'eau (poids = p3).

On peut alors déduire le poids pe et le volume ve de l'eau déplacée.

Le poids de la paraffine p4 = p2-p1 et le poids de l'eau déplacée est pe = p2-p3 - Volume total V :

Pe

V = Avec de = correction de la densité de l'eau (0,99 à 25°C)
de x 7w

- Volume de la paraffine Vp :

P4

Vp = Avec da = densité de la paraffine (0,89)
da x 7w

7w = 1gf/cm3 à 25°C

- Volume de l'échantillon Vech :

Vech = V - Vp, alors on déduit le poids volumique humide (7h) par :

P1 P1

7h = d'où da =

Vech Vech x 7w

*Densité réelle (dr)

La détermination de la densité réelle s'est faite à l'aide d'un pycnomètre (poids = p0). L'essai consiste à déterminer le poids et le volume propre des grains solides à l'exclusion des vides. Pour ce faire, l'échantillon de sol séché à l'étuve à 105°c pendant 24h, et placé dans un pycnomètre (poids = p1), une quantité d'eau distillée est ajoutée à l'ensemble avant dégazage, puis l'ensemble est rempli jusqu'au trait de jauge par l'eau distillée (poids = p2), ensuite, vider et utiliser l'eau et l'alcool pour nettoyer le pycnomètre, le sécher puis le remplir d'eau distillée (poids = p3).

Le poids de l'échantillon est pech = p1-p0

Le poids total est p4 = p3 + pech

Le poids d'eau déplacée correspondant au volume du matériau sec est pe = p4 - p2

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

Connaissant la densité de l'eau (de), et son poids volumique (7) à la température de lecture, on pose :

- Volume matériau Vech : Pe

Vech =

de x 7w

- Poids volumique des grains solides (7s) Pech

7s =

Vech

- Densité réelle (dr)

Pech 7s

dr = d'où dr =

Vech x 7w 7w

A partir de ces résultats de densité apparente (da) et de densité réelle (dr) et, en appliquant la formule de Costet et Sanglerat, (1969), on détermine :

* la teneur en eau naturelle (ù)

Pw Ph- Ps

w = x 100 =

Ps Ps

* la porosité (n)

dr - da

n = x 100
dr

* le poids volumique sec (yù)

7d

7d =

w + 1

* l'indice des vides (e)

n

e =

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

1 - n

II-2-1-2 Analyse granulométrique complète (NFP 94-056)

Le but de cet essai est la détermination de la distribution en poids des particules d'un matériau suivant leurs dimensions (Collas, 1983). Il trouve un intérêt dans la classification des sols, dans l'étude des matériaux de construction. L'étude de la granulométrie permet d'avoir une idée sur le degré d'évolution du matériau. Cet essai se fait en deux étapes : l'analyse granulométrique par tamisage sec et par sédimentométrie selon la norme AFNOR NFP 94-056. Les résultats sont présentés en annexe (tabl.2).

- L'analyse granulométrie par tamisage, s'applique aux particules de sol de diamètre supérieur à 0,08mm et s'effectue dans une colonne de tamis normalisés (norme AFNOR). Les tamis utilisés pour nos travaux sont des tamis à mailles carrées de 10mm, 8mm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm, 0.315mm, 0.16mm, 0.08mm.

- La sédimentométrie complète l'analyse par tamisage, elle s'applique aux éléments de diamètre inférieur à 0,08mm. Cet essai est basé sur la loi de Stokes qui exprime la relation entre la vitesse de sédimentation d'une particule solide dans un liquide (eau) et les diamètres de cette particule.

s - ãw)

V = x gD2

18ç

Avec :

V = vitesse de sédimentation de la particule (cm/s)

g = accélération de la pesanteur (cm/s)

ç = viscosité dynamique de l'eau (poise)

D = diamètre de la particule (cm)

ãs = poids volumique de la particule (gf /cm3)

ãw = poids volumique de l'eau (gf /cm3)

Le mode opératoire de cet essai sédimentométrique consiste à prendre environ 40g de fraction de sol séchée pendant 24h, la mélanger à 10g d'hexamétaphosphate de sodium et ajouter 100ml d'eau déminéralisée. Laisser reposer pendant 24h, puis soumettre le mélange à une agitation à vitesse constante dans un malaxeur pendant 3 minutes. La suspension est ensuite placée dans l'éprouvette, ajuster le remplissage avec l'eau à 1000ml. Homogénéiser la

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

suspension à l'aide d'un agitateur manuel, et enfin, très délicatement plonger le densimètre et procéder à la lecture à 15», 30», 1', 2', 5', 10', 20', 40', 80', 2h, 4h, 24h. Ces valeurs lues sur le densimètre permettent de déterminer les pourcentages pondéraux des particules inférieures à un diamètre considéré.

Le coefficient d'uniformité Cu qui est le rapport de d60 sur d10 traduit selon Peltier (1959) in Zamboué (1992) l'étalement des dimensions des grains. Avec dx le diamètre correspondant à x % d'échantillon inférieur à ce diamètre.

2 5 20 200

Cu

Granulométrie Serrée Semi-étalée Etalée Très étalée

Très serrée

II-2-1-3 Limites d'Atterberg (NFP 94-091)

Compte tenu de leur structure, les argiles ont la propriété d'absorber des quantités d'eau très importantes ou au contraire, de se dessécher, ceci en fonction des conditions d'humidité auxquelles elles sont soumises (Philiponat, 1998). Atterberg a défini une série d'essais normalisés qui permet d'analyser la variation de consistance des sols fins triturés avec leur teneur en eau. Les limites d'Atterberg ont pour but de définir les états d'humidité correspondant aux limites entre les différents états du sol (solide, plastique et liquide). Ces limites s'expriment en pourcentage. La connaissance de ces limites permet ainsi de prévoir rapidement les possibilités constructives d'un sol. Ces limites ont été déterminées selon les normes AFNOR, NFP 94-091.

* Détermination de la limite de liquidité (WL)

La limite de liquidité (Wl) traduit le passage de l'état liquide à l'état plastique. Pour la déterminer, nous prélevons environ 1000g de matériau lavé au tamis de 0,4mm, puis conservé en 24h dans l'eau. L'étaler sur une plaque de plâtre pour léger séchage, et l'homogénéiser à l'aide d'une spatule sur une surface lisse et moins absorbante avant de le placer dans l'appareil de Casagrande. La manivelle est tournée à une vitesse de deux chocs par seconde jusqu'à ce que la rainure se ferme sur une longueur de 12 à 13mm après n chocs compris entre 15 et 35. Nous effectuons 5 essais successifs avec le même matériau, ce qui provoque la diminution progressive de la teneur en eau. A chaque essai, noter la teneur en eau. Puis, tracer la courbe Wl = f(n). La limite de liquidité et la teneur en eau occasionnent la fermeture de la rainure sur 1cm après 25 chocs.

*Détermination de la limite de plasticité (WP)

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

La limite de plasticité (Wp) traduit le passage de l'état plastique à l'état solide. Pour la déterminer, nous laissons sécher légèrement l'échantillon issu de la limite de liquidité, puis, nous faisons une boule de 12mm de diamètre environ. De cette boule, nous faisons un petit cylindre en le roulant sur une surface non absorbante, propre et sèche. La limite de plasticité est la teneur en eau lorsque le cylindre qui se brise à un diamètre de 3mm.

Ces caractéristiques (Wl et Wp) sont complétées par l'indice de plasticité (Ip) qui s'exprime en pourcentage et est donné par la formule ci-après :

IP = Wl - Wp

Cet indice traduit l'étendu de l'intervalle pendant lequel on peut travailler le sol (Philiponnat, 1998).

5 10 20 40

Ip

Plasticité Faible Moyenne Elevée Très élevée

II-2-1-4 Essai Proctor (NFP94-093)

Le compactage se définit comme la densification d'un sol à l'aide des moyens

mécaniques. C'est un premier moyen d'amélioration de la résistance d'un sol. Pour être efficace, il doit être réalisé sur un matériau possédant une teneur en eau assurant la lubrification des grains du sol et leur permettant de se réarranger et d'occuper le moins de place possible. Cet essai trouve son application en géotechnique routière, dans le contrôle et la mise en oeuvre des matériaux de construction.

* But de l'essai

Les essais de compactage ont pour but d'étudier l'influence de la teneur en eau d'un échantillon de sol sur le poids volumique sec de cet échantillon soumis à une énergie de compactage déterminé, c'est à dire en fait la capacité d'une terre à être compactée sous l'influence d'une teneur en eau et d'une force de compactage variable, appliquée directement avec une presse donnée pour la fabrication des briques de terre comprimées. On détermine ainsi la teneur en eau optimale et la densité sèche maximale.

* Principe et mode opératoire

Le principe de l'essai est le suivant : on place dans un moule cylindrique de volume connu un échantillon de terre dont on connaît la teneur en eau. On dame cet échantillon en respectant le processus opératoire. On mesure ensuite le poids et on contrôle la teneur en eau de

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

l'échantillon compacté. On en déduit la masse volumique sèche que l'on porte sur le diagramme proctor avec la teneur en eau correspondante. D'après Zamboué (1992), si la masse volumique sèche obtenue à la Teneur en Eau Optimale (TEO) est comprise entre :

- 1600 et 1760 kg/m3, le résultat est assez médiocre ;

- 1760 et 2100 kg/m3, le résultat est très satisfaisant, le matériau est assez argileux ;

- 2100 et 2200 kg/m3, le résultat est excellent, le matériau est riche en gros éléments ;

- 2200 et 2400 kg/m3, le résultat est exceptionnel.

II-2-2 Confection des éprouvettes

La confection des éprouvettes constitue la seconde étape de nos travaux de laboratoire. Nous avons jugé nécessaire à cette étape de ne considérer que les sols issus du niveau supérieur des profils d'altération pour la confection de nos briques ; parce que l'accessibilité à ces sols est facile, même aux endroits de la localité où il n'existe pas de sablière.

Avant la fabrication de nos séries d'éprouvettes, la matière première (sol) est séchée et désagrégée. Ce séchage peut se faire à l'ombre comme à l'étuve à 105°c, et il consiste à débarrasser le sol de l'eau qu'il contient. A l'ombre, l'échantillon placé sur un séchoir en bois conçu de manière à favoriser une libre circulation de l'air est placé dans un espace bien ventilé, ce qui accélère l'élimination de l'eau. Nos matériaux étant assez pulvérulents, le séchage à l'étuve n'a pas mis long et la désagrégation a été facile. Ce sol après séchage subit un traitement chimique, le liant que nous avons utilisé est le ciment CPJ 35 (pour des raisons économiques et d'accessibilité facile) à des proportions différentes (tabl.8). L'utilisation des différents teneurs en ciment devra nous permettre d'avoir une idée sur le taux de stabilisation minimum qui permettra à une brique de résister aux contraintes hydriques. La teneur en eau utilisée correspond à la Teneur en Eau Optimale (TEO) de compactage du matériau. Les mélanges terre-ciment correspond à une masse de 1000g (par exemple : à 2%, la terre a une masse de 980g et le ciment une masse de 20g). L'assiette utilisée pour le malaxage est un fond de tamis, la terre et le ciment sont homogénéisés à l'aide d'une spatule. Ensuite, à l'aide d'une burette nous mesurons le volume d'eau équivalent à la teneur en eau optimale (dans notre cas, 16% de TEO correspond à 160ml). On obtient après malaxage, une pâte sèche nécessaire à la confection des séries d'éprouvettes de type 1 (norme ARS 671 : 1996) de dimensions moyennes de 80.20 x 42,02 x 17,50 mm, cette patte sèche ne doit pas (si elle contient le ciment) être laissée plus de trois heures de temps avant la confection. Cette dernière (confection) est obtenue à partir d'une presse hydraulique de marque T91004 (10ton). La quantité de mélange utilisé (1000g) nous a permis

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Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

d'obtenir un maximum de 10 éprouvettes à chaque teneur en ciment. Chaque série d'éprouvettes est laissée au curage humide pendant 28 jours. Ce curage consiste à stocker les blocs fraîchement pressés et couverts d'emballage plastique dans un endroit relativement humide. Le stockage se fait sur la face de base en évitant le surcharge et le croisement des blocs. Les tests de qualité (retrait linéaire, absorption d'eau, résistance mécanique) ont été effectués sur ces éprouvettes.

II-2-3 Mesure des grandeurs physiques sur les éprouvettes

II-2-3-1 Absorption d'eau (ARS680)

A l'état d'éprouvette conservée, les particules du sol sont remplies de pores qui sont susceptibles d'attirer les molécules d'eau. Le test d'absorption d'eau respecte la norme ARS 680 : 1996 de l'organisation Régionale Africaine de Normes (CDI : 1996). Une éprouvette, après conservation, est mise à l'étuve pendant 24h à 105°C, on obtient le poids sec Ps. Après immersion dans l'eau 24h durant, on obtient après essuyage soigné par un papier absorbant le poids humide Ph. Le poids d'eau dans l'éprouvette est donné par Pù qui s'obtient de la différence entre le poids humide Ph et le poids sec Ps. L'absorption d'eau ABS est donnée en pourcentage suivant la relation suivante :

Ph - Ps Pù

ABS = x 100 = x 100

Ps Ps

où Ps = poids sec en grammes

Ph = poids humide en grammes Pù = poids d'eau en grammes

II-2-3-2 Retrait linéaire relatif (ARS681)

Les dimensions d'un bloc ne correspondent pas exactement aux dimensions nominales du

moule de la presse. Au démoulage, il y a un phénomène de relaxation suivi ensuite d'un retrait au séchage.

Le retrait linéaire porte sur la dimension en longueur de l'éprouvette après curage et séchage. Il est exprimé en pourcentage. Nous désignons par L la longueur de l'éprouvette obtenue tout juste après confection ; et par L0 la longueur de l'éprouvette obtenue après 28 jours de conservation, la valeur de retrait R est donnée par la relation :

L - L0

R = x 100 où
L0

L = longueur de l'éprouvette après confection

L0 = longueur de l'éprouvette après 28 jours de conservation

28

Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

II-2-3-3 Densité humide apparente (ARS670)

La densité donne une indication du degré de compactage du bloc. Pour cela il faut des

mesures correctes du volume et de la masse. Le volume (V) de l'éprouvette prismatique est calculé après avoir mesuré les dimensions à l'aide d'un pied à coulisse au 1/20ème. Soit L, l et h respectivement la longueur, la largeur et l'épaisseur de l'éprouvette obtenues immédiatement après confection. Soit Ph le poids humide de l'éprouvette après confection, la densité humide apparente se traduit par la relation :

Ph Ph

7h = =

Pe x V Pe x L x l x h

Avec Pe = masse volumique de l'eau (g/cm3)

Ph = poids humide de l'éprouvette (en g) L = longueur de l'éprouvette (en cm)

II-2-3-4 Densité sèche apparente (ãd) (ARS670)

Pour déterminer la densité sèche apparente, nous évaluons le volume de l'éprouvette

sèche, qui est calculé après avoir mesuré les dimensions à l'aide d'un pied à coulisse au 1/20ème. La densité apparente sèche est obtenue suivant la relation :

Ps

7d =

Pe x L0 x l0 x h0

Avec Ps = poids sec de l'éprouvette (en g)

L0 = longueur de l'éprouvette (en cm)

l0 = largeur de l'éprouvette (cm)

h0 = épaisseur de l'éprouvette (cm)

Pe = poids volumique de l'eau (g/cm3)

II-2-3-5 Essai de rupture à la traction par flexion (NFP15-451)

La résistance mécanique à la flexion correspond à la contrainte limite avant la rupture d'un matériau, l'essai de rupture à la flexion est appliqué sur les éprouvettes prismatiques en trois points suivant la norme NFP15-451 (CDI, 1996).

Une éprouvette prismatique est placée sur deux appuis cylindriques horizontaux fixes de diamètre Ø = 10mm et distants de 70mm. Au-dessus, un troisième cylindre de même diamètre parallèle aux deux points précédents et situé à égale distance de chacun d'entre eux est monté sur

29

Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

une traverse mobile dans un plan vertical. Au cours de l'essai, nous faisons monter le couteau inférieur à une vitesse constante. Des contraintes croissantes sont ainsi appliquées à l'éprouvette jusqu'à sa rupture. Le mouvement des charges s'arrête dès qu'il y a rupture. La charge produisant la rupture est observée sur le manomètre gradué en Kilo Newton (KN). La résistance mécanique à la rupture pour le dispositif en trois points est donnée par la relation :

3 d x F

óf = x

2 l x h2

Avec óf = résistance à la flexion en N/mm2 ou MPa ;

d = distance entre les appuis ; F = charge entre les appuis ; l = charge produisant la rupture ; h = épaisseur de l'éprouvette.

II-2-3-6 Essai de compression (NPF18-592)

Lorsque la qualité du matériau terre est évoquée, la question aussitôt posée concerne sa résistance à la compression (CDI, 1996). Le principe de l'essai consiste à soumettre à une compression simple jusqu'à la rupture (écrasement), une éprouvette, qui sera écrasée dans son sens de pose sous l'effet d'un déplacement constant ou d'une charge croissante de façon constante imposée par une presse. L'écrasement est jugé terminé au moment de la rupture complète.

N.B : Eviter les problèmes de points durs et régler la vitesse de déplacement des plateaux.

L'appareil utilisé est une presse d'écrasement pour matériau dur et étalonné (la planéité des plateaux de chargement et le centre d'application des forces parfaites).

La résistance à l'écrasement des éprouvettes sèches est donnée par la relation suivante :

F

ócsec =

S

Avec ócsec = résistance à l'écrasement sèche en méga pascal (MPa) ou en N/mm2

F = charge maximale supportée par l'éprouvette (N)

S = surface de l'éprouvette en mm2

1kg/mm2 = 9,81MPa, 1kg/cm2 = 1 bar=1.013 x 105 Pa=0.1013MPa

30

Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

- Si acsec < 10kg/cm2 ? bloc de faible résistance, ne peut être utilisé en construction que lorsqu'il faut augmenter l'épaisseur du mur (CDI, 1996) ;

- 11 < acsec < 25kg/cm2 ? blocs pouvant être utilisés pour des petites maisons avec une toiture à large bordure (CDI, 1996) ;

- 26 < acsec < 40kg/cm2 ? blocs utilisés pour maisons simples et individuelles avec large toiture (CDI, 1996) ;

- acsec > 55kg/cm2 ? construction des habitats à 1 ou 2 niveaux (CDI, 1996).

Pour les éprouvettes humides (ayant séjournées 24 heures dans l'eau), on a la relation suivante : F

ach =

S

Les constructions sont souvent exposées aux agressions de l'eau surtout par l'action de la capillarité et de l'aspersion. Par contre, elles sont rarement immergées. Les blocs humides ont des caractéristiques mécaniques plus faibles qu'à l'état sec. Il est donc utile de les tester à l'état humide afin de connaître leurs caractéristiques minimales dans le cas le plus défavorable. Ce test est aussi intéressant dans la connaissance des réactivités du stabilisant.

- Si ach = 0 ? particules d'argile non stabilisées (CDI, 1996) ;

- Si ach < 50% acsec ? certaines particules sont stabilisées (CDI, 1996) ;

- Si ach > 50% acsec = toutes les particules sont stabilisées et les blocs ne restent pas longtemps sensibles à l'eau (CDI, 1996) ;

Si ach < 20 kg/cm2 ? les blocs peuvent être utilisés, sauf cas spécial sur les parties exposées, dans ce cas, il faut augmenter l'épaisseur du mur (CDI, 1996);

Si ach > 20 kg/cm2 ? blocs utilisables en construction entière (CDI, 1996). II-2-3-7 Coefficient de ramollissement (Kram)

Lorsqu'un matériau est saturé d'eau, il est vulnérable à l'altération et la résistance baisse par suite de la violation des liens entre les particules du matériau par les molécules d'eau qui y pénètrent (Komar, 1978).

Le rapport entre la résistance à la compression d'un matériau saturé d'eau (ach) à la résistance à la compression du matériau sec (acsec) est le coefficient de ramollissement.

ach

31

Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

Kram =

ócsec

Pour les matériaux se détrempant facilement (argiles), il est égal à 0, pour les autres (métaux, verres) dont la résistance à l'action de l'eau est stable, le coefficient de ramollissement est égal à 1. Les matériaux dont le coefficient de ramollissement est supérieur ou égal à 0,8 sont considérés comme résistants à l'eau et ceux dont Kram < 0,8 sont des matériaux à humidité

constante.

II-3 CLASSIFICATION GEOTECHNIQUE DES SOLS

De nombreux systèmes de classification des sols existent, mais deux sont couramment utilisés. Il s'agit de la classification unifiée désignée sous le nom de système U.S.C.S (Unified Soil Classification System) et du système de classification A.A.S.H.T.O (American Association of State Highways and Transportation Officials). Ces deux systèmes sont basés uniquement sur la granulométrie et les limites de consistance. Ils proposent une appellation des sols selon la proportion de graviers, sables et argiles constituants, quantifiés à partir des courbes granulométriques (tabl. 3 en annexe).

II-3-1.Classification unifiée (U.S.C.S)

Cette classification a été mise au point en 1942 par Casagrande, reprise et modifiée par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussée de France (L.P.C). Elle retient 15 types fondamentaux de sols chacun d'eux étant identifié par un symbole composé de deux lettres qui désignent par convention le préfixe et le suffixe (tabl. 4 en annexe).

La procédure de classification est basée sur le pourcentage de particules de sol qui traversent les mailles d'un tamis de 80um (tabl. 5 en annexe). On distingue : les sols a gros grains (lorsque 50% des grains sont retenus) ; les sols à grains fins (si plus de 50% des grains passent à travers la maille du tamis). Les sols fortement organiques sont identifiés à l'oeil nu et classés dans le groupe Pt.

II -3-2.Classification A.A.S.H.T.O ou H.R.B.

La classification A .A .S .H .T .O modifiée par le H.R.B. (highway resarch board ) se trouve communément appelé système H.B.R et comprend huit groupes principaux de sol allant de A-1 à A-8 ( Robitaille et Tremblay, 1997). Ce système utilise les définitions suivantes : -bloc : fragment de roche retenu sur le tamis de 75mm ;

- gravier : particule de sol passant le tamis de 75mm et retenue sur le tamis de 2mm ;

32

Chapitre II : Matériels et méthodes d'étude

- sable grossier : particule de sol passant le tamis de 2mm et retenue sur le tamis de 0,425 mm ;

- sable fin : particule de sol passant le tamis de 0,425mm et retenue sur le tamis de 0,075 mm ;

- silt ou argile : particule passant le tamis de 0,075mm ; si son indice de plasticité Ip est <10, la particule est silteuse, au delà de 11, elle est argileuse.

Cette classification (tabl. 6) s'applique aux sols grenus A-1, A- 2 et A- 3 (dont 35% au maximum passent le tamis de 80 um ) et aux sols fins A- 4 , A- 5, A - 6 et A- 7 (dont plus de 35% passent le tamis de 80um). Les sols du groupe A- 8 ne sont pas identifiés par les mêmes essais à cause de la présence de la matière organique.

Conclusion

Connaître les propriétés d'une terre destinée à la fabrication des briques de terre est nécessaire dans la mesure où ce sont les différentes propriétés de cette terre qui déterminent le comportement de la brique. Les travaux effectués sur le terrain ont porté sur l'échantillonnage. En laboratoire, la granulométrie, la détermination des limites de consistance, la teneur en eau optimale sur ces sols ont été déterminés ainsi que quelques données mécaniques des briques stabilisées obtenues à partir de ces matériaux. Les résultats et interprétations des travaux effectués seront présentés dans le chapitre suivant.

33

Chapitre III : Résultats et interprétations

Chapitre III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS

INTRODUCTION

En début de ce chapitre, seront présentées et interprétées les caractéristiques géotechniques des produits d'altération des granites de Batié, et les propriétés mécaniques des briques de terre crue dérivées de ces produits. Par la suite, nous ferons ressortir la relation entre la qualité de la brique et les caractéristiques géotechniques des matériaux. Nous terminerons ce chapitre en évoquant l'intérêt de la stabilisation de ces matériaux utilisés par la population locale pour la construction.

III-1 CARACTERISATION DES SOLS SUR GRANITE A BATIE

Nous avons essayé (malgré le nombre relativement limité des sites de prélèvement) à partir des résultats d'essai de caractérisation des sols, de classer nos matériaux et de déterminer à préavis son efficacité à une stabilisation. D'après Stullz (1993), la connaissance de toutes les propriétés de la terre avant son utilisation n'est pas nécessaire, quelques-unes sont fondamentales, ce sont : la granularité, la plasticité et la compressibilité. Les résultats figurent dans le tableau 7.

III-1-1 Caractéristiques des matériaux

III-1-1-1 Granulométrie

Le pourcentage de la fraction fine varie entre 32,80% et 26,30 %, soit un pourcentage moyen de 29,5%. La forme ainsi que l'allure des courbes granulométriques ne sont guère différentes dans les deux profils, preuve d'une homogénéité. Les pentes de ces courbes sont plus ou moins fortes. Malgré le fait que seul les grains ayant un diamètre supérieur à 0,01 mm ont sédimenté, l'on pourrait conclure avec les résultats obtenus d'un coefficient d'uniformité supérieur à 20, ce qui montre que la granulométrie de ces matériaux est étalée (Peltier 1959,in Zamboué 1992).

Ces courbes (fig. 9) granulométriques se trouvent dans le fuseau de texture (norme, ORAN, 1996).

Chapitre III : Résultats et interprétations

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Lim.

fus

S1

S2

Lim.

Fus

34

Diamètre de tamis (mm).

Figure 9 : Répartition granulométrique des sols utilisés

35

Chapitre III : Résultats et interprétations

III-1-1-2 Limites d'Atterberg

La limite de liquidité donne le pourcentage d'eau à laquelle la pâte peut s'écouler

sur son propre poids. Les valeurs de la limite de liquidité WL des matériaux de ce niveau d'altération sont 54,80% pour le premier profil et 54,50% pour le 2e profil, soit une valeur moyenne de 54,70%. Ce qui est déjà supérieur à 50% (limite fixée par les normes d'ORAN, 1996). Ces matériaux peuvent donc prendre plus de 50% d'eau avant de couler sous leur propre poids. Cette situation (insensibilité à l'eau) serait due à la nature de l'argile de ce niveau. Néanmoins, les valeurs de la limite de plasticité WP oscillent entre 35,20% et 33% soit en moyenne 34,10%. Pour l'indice de plasticité IP, ces valeurs sont 19,60% et 21,50%, soit une moyenne de 20,70% (plasticité élevée). WP et IP respectent les plages prescrites pour les normes d'ORAN, (1996) ; Mamba Mpelé (1993). Selon Bidjocka et al (1993) ces limites dépendent de la taille, la forme et la nature chimique de la surface des particules.

III-1-1-3 Autres paramètres

La densimétrie nous a permis de déterminer la teneur en eau naturelle, la densité

apparente, la densité réelle, la porosité, et l'indice des vides. Pour les matériaux de ce niveau supérieur, la densité apparente varie peu dans les deux profils d'altération, soit 1,71 et 1,73, pour une valeur moyenne de 1,72. Pour la densité réelle, elle varie de 2,60 à 2,63 soit une valeur moyenne de 2,61. Pour la teneur en eau naturelle, elle varie de 11,80 à 12,40 soit une moyenne de 12,12%. L'indice de vide quant à elle a une valeur moyenne de 0,52.

A l'essai Proctor, la teneur en eau optimale (TEO) est de 16%, et la densité sèche maximale est de 1,71 (résultats assez médiocre). Cette valeur de Dmax montre que ces matériaux sont utilisables pour la fabrication des BTC car elle est supérieur ou égale à 1,70 (Mamba Mpelé 1993). Cette TEO est comprise entre 9 et 17%, ce qui montre que ces matériaux sont faciles à stabiliser au ciment (Daot et al, 1991).

III-1-1-4 Classification USCS et AASHTO

Ces deux systèmes de classification sont les plus courantes et sont basés uniquement sur

les résultats de la granulométrie et les limites d'Atterberg.

- Pour la classification USCS, les sols de niveau supérieur présentent les caractéristiques

suivantes :

Pourcentage moyen passant au tamis de 5 mm : 88 (> 50%) ;

Pourcentage moyen passant au tamis de 0,08 mm : 29 (>12%) ;

Limite de liquidité : 54 ;

Indice de plasticité : 20 ;

36

Chapitre III : Résultats et interprétations

Diagramme de plasticité : limite d'Atterberg en dessous de la ligne A ;

Proportion moyenne de graviers (40%) et sable (35%).

A partir de ces caractéristiques, nous donnons l'appellation et la dénomination respective

suivante : mélange graviers et sable avec peu d'argile, du groupe SM ou GC.

- Pour la classification AASHTO, les sols de ce niveau présente les caractéristiques

suivantes :

Pourcentage moyenne de passant au tamis de 0,08mm : 29(<35) ;

Indice de plasticité : 20 (11) ;

Limite de liquidité : 54 (41) ;

Indice de groupe : (2)

A partir de ces caractéristiques, nous avons l'appellation et la dénomination respective

suivante : gravier et sable de classe A-2-7 (2).

III-2 UTILISATION DE SES MATÉRIAUX POUR LA FABRICATION DES BRIQUES DE TERRE COMPRIMÉE.

L'observation de l'allure des courbes granulométriques des deux profils d'altération montre que toute ces courbes sont incluses dans les fuseaux limites pour BTC décrits par les normes ORAN, (1996), Mamba Mpelé (1993). Au regard de ces granulométries, ces sols sont susceptibles d'être utilisés dans la fabrication des briques de terre comprimée.

Par contre, en observant le fuseau granulométrique définis pour les BTCS par Daot et al (1991), l'on constate que les courbes granulométriques du niveau supérieur reste plus ou moins en marge de ce fuseau, néanmoins, sont incluses dans le fuseau élaboré par Mamba Mpelé (1993).

Au regard des valeurs extrêmes des limites d'Atterberg (Wl entre 25 et 50, Wl entre 20 et 35, et Ip entre 2 et 30) élaborés par ces auteurs suscités, lorsqu'on veut utiliser un sol pour la fabrication des briques de terre crues, nous pouvons constater que les valeurs des limites de liquidité, de plasticité et d'indice de plasticité de nos matériaux sont comprises entre ces valeurs extrêmes.

En conclusion, nos matériaux se prêtent bien à la fabrication des briques de terre crue.

Chapitre III : Résultats et interprétations

Tableau 7 : Valeurs de quelques paramètres géotechniques des sols utilisés

Ensemble

g/cm3

da

dr

c

e

%

%

TEO (%)

Dmax

yh

yd

ys

n

ù

Fraction fine

WL

WP

IP

Supérieur

S1

1,71

1,52

2,60

1,71

2,60

0,58

0,53

34,23

11,80

32,80

54,80

35,20

19,60

16,00

1,71

S2

1,73

1,54

2,63

1,73

2,63

0,58

0,51

34,22

12,40

26,30

54,50

33,00

21,50

Moy

1,72

1,53

2,61

1,72

2,61

0,58

0,52

34,22

12,12

29,50

54,70

34,10

20,70

résultats

Densimétrie

Granulométrie + Limite d'Atterberg

Essai Proctor

Mém. DEA - Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003 - 2004 37

Chapitre III : Résultats et interprétations

III-3 RESULTATS DE LA CARACTERISATION DU CURAGE DES

EPROUVETTES

Pendant le curage des éprouvettes, des modifications physico-chimiques apparaissent à l'intérieur du matériau (variation de dimensions, porosité, densité apparente et cohésion). Ces aspects sont étudiés afin d'optimiser le rendement de la stabilisation.

III-3-1 Densité apparente des éprouvettes

Ce paramètre donne une idée du degré de compactage du bloc. Lorsqu'un volume de terre est soumis à l'action d'une force, le matériau est comprimé et l'indice des vides décroît. Plus la densité est augmentée, plus sa porosité est bloquée et, moins l'eau peut avoir l'occasion d'y pénétrer. En observant les résultats du tableau 8, nous remarquons que pour ces matériaux de surface, que ce soit les briques à 0% de ciment comme les briques avec ciment, la densité apparente varie : 1,92g/cm3 à 1,98 g/cm3 pour la densité apparente humide et 1,73g/cm3 à 1,88g/cm3 pour la densité apparente sèche. Néanmoins, cette densité apparente est plus élevée pour les BTCS au ciment. La stabilisation pourrait donc avoir une influence non négligeable sur la densité des matériaux. Les valeurs moyennes de densité apparente des éprouvettes du niveau supérieur sont 1,95 et 1,84 g/cm3 respectivement pour les densités apparentes, humides et sèches des profils 1 et 2. Rigassi (1992) propose une valeur tolérable pour la masse volumique humide des blocs au démoulage de 1900 #177; 50 kg/m3. Les valeurs ainsi obtenues montrent que les blocs provenant des sols de Batié présentent au démoulage de bonnes masses volumiques.

III-3-2 Retrait linéaire

Le retrait se produit lorsqu'une partie de l'eau interstitielle s'évapore au moment du curage. La mesure de ce retrait linéaire pour un profil donné a porté sur 21 échantillons en raison de 3 échantillons par pourcentage de ciment (tabl. 9 à 11 en annexe). En observant le tableau 8, nous pouvons constater que les valeurs de retrait linéaire des briques non stabilisées sont élevées par rapport aux briques stabilisées. Pour ces briques à 0% de ciment, le retrait varie de 0,92% à 0,87% respectivement pour les éprouvettes des profils 1 et 2.

Pour les briques stabilisées, les valeurs de retrait restent comprises entre 0,12 et 0,20, mais diminue avec l'ajout du ciment (fig. 10). D'après Tchamba (2002), cette diminution de retrait avec l'ajout du ciment serait due aux réactions d'hydratation du ciment qui deviennent très importantes et qui engendrent la formation des hydrates volumineux (gypse, monosulfate, étringite etc.).

38

Mém. DEA - Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2004 - 2005

Chapitre III : Résultats et interprétations

1,029

0,9261

0,8232

0,7203

0,6174

0,5145

0,4116

0,3087

0,2058

0,1029

0

Tableau 8 : Valeurs moyennes des tests de caractérisation des éprouvettes

Population

Taux de
stabilisation
au ciment

Densité
apparente
(g/cm3)

Retrait linéaire relatif (R %) (Mpa)d'éprouvettes

Coefficient
d'absorption
d'eau (ABS
%)

Résistance
à la flexion
(ófMpa)

Résistance à
l'écrasement

Coefficient de
ramollissement
(Kram)

Sèche (ãs)

Humide (ãh)

Sèche (ócs)

Humide (óch)

S

0%

1,73

1,93

+0,92

-

0,53

7,94

-

-

1,74

1,92

0,87

-

0,48

7,17

-

-

2%

1,84

1,95

+0,34

-

0,99

9,22

2,41

0,26

1,83

1,94

+0,35

-

0,89

8,22

2,99

0,36

4%

1,88

1,95

+0,31

-

1,12

10,60

4,17

0,39

1,86

1,95

+0,29

24,72

1,04

10,44

5,65

0,54

6%

1,81

1,96

+0,37

20,39

1,16

10,98

5,26

0,48

1,88

1,97

+0,24

19,76

1,37

11,41

5,73

0,50

8%

1,86

1,95

+0,33

19,89

1,43

15,39

6,89

0,45

1,84

1,96

+0,29

18,90

1,42

14,19

7,25

0,51

10%

1,87

1,96

+0,20

18,14

1,64

16,39

8,53

0,52

1,86

1,97

+0,20

18,75

1,63

14,77

9,34

0,59

12%

1,89

1,98

+0,20

18,30

2,11

18,89

10,42

0,55

1,86

1,99

+0,16

18,94

2,08

17,39

10,87

0,62

S1

S2

0 2 4 6 8 10 12

Ciment CPJ35 (%).

Figure 10 : L'évolution du retrait linéaire

39

Mém. DEA - Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2004 - 2005

Chapitre III : Résultats et interprétations

III-3-3 Coefficient d'absorption d'eau

Le départ de l'eau au cours du curage des éprouvettes provoque une perte de poids avec

apparition des pores rempli d'air et qui sont remplacées par l'eau lorsque le matériau est immergé dans l'eau. En observant le tableau 8, nous constatons que cet essai ne caractérise que les éprouvettes stabilisées au ciment. Ce coefficient d'absorption d'eau diminue en général avec l'augmentation du ciment CPJ 35 (fig. 11) formant des hydrates volumineux qui occupent les pores et diminuent ainsi la qualité et la dimension des pores dans le matériau stabilisé. Nous constatons que la stabilisation de ces matériaux de surface à 2 et 4% de ciment donne des éprouvettes très sensibles à l'immersion. A 2% par exemple, l'éprouvette se désagrège complètement mais à 4%, cette désagrégation n'est pas totale. Ce fait serait du à une granulométrie grossière de cet ensemble, et à la nature des particules fines qui demeurent en faible quantité malgré leur plasticité.

III-3-4 Résultat de rupture à la traction par flexion des éprouvettes

L'essai de traction a pour objet d'étudier la déformation et la rupture d'une éprouvette

soumise à des sollicitations axiales de sens opposés et d'intensité variable. Le tableau 8 donne les résultats moyens des éprouvettes après 28 jours de conservation. La résistance à la traction augmente avec le taux de stabilisation (fig. 12), soit óf > 0,5 MPa pour les briques stabilisées au ciment óf = 0,5 MPa pour les briques simples. D'après Rigassi (1992), la résistance à la flexion minimale pour un bloc nécessaire à la construction est d'environ 3.3 kg/cm2. Ainsi donc, les valeurs de résistance à la flexion obtenues sur nos éprouvettes étant supérieur à 3.3 kg/cm2, nous pouvons dire que les blocs fabriqués à partir des sols de Batié se prêtent bien à la construction quelque soit la taux de stabilisation.

III-3-5 Résistance à l'écrasement

La descente des charges pour des bâtiments de plain-pied est d'environ 1 à 2 bars, avec

un coefficient de sécurité de 20 à 30. Pour la plupart des normes, 20 à 25 bars donnent une bonne marge de sécurité, et lorsque la fabrication des briques est bien contrôlée, 10 à 15 bars sont un minimum absolu garantissant une bonne résistance (Houben, 1989).

Le tableau 8 montre que la valeur moyenne de résistance à la compression sèche est d'environ 7,94 MPa pour les BTC non stabilisées ; 8,22 MPa à 18,89 MPa pour les BTCS au ciment CPJ 35.

40

Mém. DEA - Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2004 - 2005

25

22,5

20

17,5

Chapitre III : Résultats et interprétations

S1

S2

15

0 2 4 6 8 10 12 14

Ciment CPJ 35 (%).

Figure 11: Evolution du taux d'absorption d'eau.

2,5

2

 
 
 
 
 
 
 
 

1,5

1

0,5

0

 
 

S1

S2

 
 

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Ciment CPJ 35 ( %).

Figure 12 : Evolution de la résistance à la traction par flexion

20

15

10

5

0

 

S1

S2

0 2 4 6 8 10 12 14

Ciment CPJ 35 (%).

Figure 13 : Evolution de la résistance à l'écrasement des éprouvettes

41

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Chapitre III : Résultats et interprétations

Dans l'ensemble, ces valeurs augmentent avec l'ajout du ciment (18,89 pour S12%, fig. 13). D'après Houben (1989), une résistance de 10 ou 15 bar correspond à un minimum de garantie dans la construction. Dans notre étude, les valeurs de résistance à la compression obtenues sont largement supérieures à cette résistance minimale, ce qui montre que les blocs obtenus à partir de ces matériaux de Batié peuvent être utilisés dans la construction quelque soit le taux de stabilisation. D'après les normes (CDI, 1996) nos blocs présentent des valeurs de compression sèche superieur à 10 kg/cm2, ce qui fait qu'ils ne peuvent pas être considérés comme des blocs de faibles résistances. Ces briques peuvent servir de construction des habitats à 1 ou 2 niveaux puisque leurs valeurs de ócs sont supérieures 55 kg/cm2.

Lorsque nous observons les valeurs de compression humide, l'on peut constater l'écart existant entre ces valeurs de compression humide et compression sèche. Cet écart est plus ou moins grand (óch<50% ócs pour un taux < 8%), ce qui veut dire que certaines particules ne sont pas stabilisées pour un taux de stabilisation inférieur à 8%. Néanmoins, ces valeurs restent supérieures à 20 kg/cm2, ce qui montre que ces blocs peuvent être utilisés entièrement dans une construction.

III-3-6 Coefficient de ramollissement (Kram)

Ce coefficient s'obtient en faisant le rapport de la résistance à la compression humide sur la résistance à la compression sèche. Il caractérise la résistance à l'eau d'un matériau. En observant le tableau 3, nous constatons que les valeurs du coefficient de ramollissement des briques stabilisées au ciment sont en majorité < 0,8. Nous pouvons donc conclure, en accord avec Komar (1978), que les briques issues des produits d'altération des granites de Batié, surtout celles du niveau supérieur, sont peu résistantes à l'eau pour un taux de stabilisation au ciment inférieur à 12%.

III-4 CORRELATION ENTRE LES PARAMETRES GEOTECHNIQUES ET LES COMPORTEMENTS MECANIQUES DES BTC DERIVEES

Pour les constructions en terre, il est intéressant préalablement à l'exécution, de procéder à une étude géotechnique qui aura pour but :

D'identifier les terres ;

De déterminer les meilleurs gisements ;

D'optimiser les paramètres de moulage-démoulage (teneur en eau, densité sèche, dosage du stabilisant) ;

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Chapitre III : Résultats et interprétations

D'étudier les caractéristiques physico-mécaniques des produits obtenus (tenue à l'eau, résistance à la compression, etc...).

Ces terres doivent avoir certaines caractéristiques fondamentales parmi lesquelles : la cohésion (présence d'argile de bonne qualité en quantité suffisante, qui vont lier tous les éléments entre eux), la plasticité (aptitude à la déformation du matériau sans fissuration), la compressibilité (capacité à se densifier lors du compactage), la granulométrie (bonne représentation de toutes les fractions d'éléments, de manière à ce qu'ils s'organisent entre eux sans laisser de vides). Le paramètre primordial qui détermine la qualité de la brique reste la nature de la terre stabilisée. Le sol étant un matériau très complexe, la prévision rend difficile

La caractérisation des matériaux de Batié et les tests mécaniques sur les éprouvettes montrent que le comportement des BTC dépend de la granulométrie et de la nature du matériau utilisé. Les produits d'altération du niveau supérieur constitués en majorité de sables grossiers, donnent des briques ayant de bonnes performances mécaniques. Les particules fines de cet ensemble sont plastiques et cohésives, cette plasticité pourrait avoir un effet négatif sur le comportement des briques lorsque le taux de stabilisation est faible (exemple à 4%). D'après Gresillon (1979), plus la terre est composée d'éléments fins, plus il faudra de ciment pour lier les particules entre eux, l'eau en se séchant crée des vides. Pour que l'action du liant soit efficace, à des dosages qui ne soient pas prohibitifs, sur le plan économique, le matériau ne sera pas ou peu plastique (IP <12%). La teneur en fines sera également limitée (< 25%). Mais, à l'inverse, un excès de fines ou de plasticité rendra le matériau trop sensible à l'eau, ne permettra pas une bonne dispersion du liant et nécessitera des dosages en liant trop importants. Cette excessivité entraîne la formation de nodules au malaxage, ces nodules sont d'autant plus nombreux que la plasticité ou la teneur en fine est élevée. A ces deux facteurs, s'ajoute la valeur de la teneur en eau qui lorsqu'elle est en excès, vient accentuer le phénomène. Dans ces conditions, le traitement perd de son efficacité puisqu'une partie importante du matériau n'est pas soumise à son action et de ce fait reste sensible aux variations de teneur en eau (sauf si le dosage en ciment st trop important et bloque ces nodules non traitées dans une matrice très rigide).

Notre étude ne nous a permis que de dégager les tendances en ce qui concerne l'influence des paramètres géotechniques sur l'aptitude à la stabilisation d'un sol.

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Chapitre III : Résultats et interprétations

III-5 INTERET DE LA STABILISATION DES PRODUITS D'ALTERATION DES GRANITES DE BATIE

Suivant l'usage que l'on va faire des briques, il peut être utile, voire nécessaire de les stabiliser. Une brique de terre compressée non stabilisée a de très bonnes propriétés d'isolation thermiques et une résistance suffisante à la compression pour pouvoir être utilisée telle quelle dans la construction. Mais au contact de l'eau, ses caractéristiques mécaniques se réduisent. La présence d'argile dans le sable favorise d'une façon générale le phénomène de retrait hydraulique et peu conduire à une fissuration importante. La stabilisation permet à la terre de résister aux phénomènes physico-chimiques (action des animaux, pluie, vent, etc...). Par ailleurs, la cuisson des briques de terre à base d'argile consomme beaucoup d'énergie et rend le coût de la production élevé. L'acquisition des combustibles et la quantité des gaz dégagés lors de la cuisson entraînent des dégâts sur l'environnement. Pour résoudre cela, la stabilisation due aux liants ayant des effets négligeables sur l'écosystème permet de réduire les pertes en énergie et le coût de la production en transformant la terre crue en béton de terre stabilisée. La terre stabilisée n'a pas la rigidité du béton, elle est plus flexible mais elle l'est moins qu'avant la stabilisation n'ait lié. La présence dans le sol des éléments fins tels que l'argile entraîne une certaine cohésion qui permet l'économie du ciment (Houben, 1989).

A Batié, lorsque l'on veut construire en terre, l'idéal serait d'incorporer à la terre, un stabilisant chimique avant sa compression, car vu la granularité, la plasticité de ces sols, il n'est pas sûr que la stabilisation mécanique soit la solution à toutes les contraintes, il en est de même de la densification par gradation (amélioration de la texture), car ce dernier nécessite trop d'énergie, que ce soit par tamisage comme par ajout de matériaux. Le liant que nous avons choisi est le ciment CPJ 35 pour des raisons de délais (28 jours) pour réaliser les tests sur les briques, et aussi pour des raisons de coût (100Fcfa/kg) et d'accessibilité. La stabilisation au ciment rend le processus de ré humidification de l'argile difficile. Par contre, le ciment imperméabilise les briques qui perdent, de ce fait, leurs propriétés d'isolation thermiques.

D'après Gresillon (1979), les performances des briques sont d'autant meilleures que la quantité de ciment mélangée est forte. Un bon traitement au ciment permet d'obtenir des éprouvettes ayant une bonne tenue à l'eau. La stabilisation améliore la résistance à la compression et la tenue des angles des briques à l'abrasion et aux chocs. Aucun bloc non stabilisé ne supporte l'immersion, il faut incorporer un minimum de ciment pour que le bloc résiste à l'immersion. Ce minimum varie suivant les terres, il est d'autant plus fort que la terre est plus plastique. Nos matériaux de l'ensemble supérieur présentent un minimum de 6%,

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Chapitre III : Résultats et interprétations

puisque à ce pourcentage, l'éprouvette immergée reste intact alors qu'à 2 et 4%, la désagrégation de l'éprouvette a lieu.

Conclusion

Au terme de ce chapitre, il ressort que les propriétés mécaniques des briques dépendent des propriétés géotechniques des matériaux utilisés. Les produits d'altération des granites de Batié que nous avons utilisé pour la confection de nos briques sont des sables graveleux avec peu d'argile et de plasticité forte issus du niveau supérieur du profil. Les caractéristiques des briques (densité apparente, retrait linéaire, taux d'absorption d'eau, résistance à l'écrasement) dérivées de ces matériaux de surface présentent de bonnes caractéristiques mécaniques, et ces briques peuvent être utilisées dans des constructions a 1 ou 2 niveaux. La stabilisation à 8 ? 2% de ciment améliore la durabilité des briques nécessaire à la construction locale. Cette durabilité se juge en termes de résistance à l'environnement bioclimatique (pluies, vents, etc.) et aux agents d'utilisation (actions des habitants, animaux).

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Conclusion générale

CONCLUSION GENERALE

L'objectif de ce travail était de caractériser et de juger le comportement des sols du niveau supérieur issus de l'altération des granites de Batié dans la fabrication des briques de terre crues. Les essais physiques ont été effectués tant sur nos matériaux (granulométrie, limites d'Atterberg, etc.) que sur les briques fabriquées (retrait linéaire, absorption d'eau, résistance à la flexion et compression).

Les essais physiques de laboratoire nous ont permis de déterminer que ces matériaux de Batié sont composés de sables grossiers, de sables fins et de particules fines. Ce niveau supérieur est sablo-graveleux avec peu d'argile de classe A-2-7.

Les essais de caractérisation des BTC montrent que l'évolution du taux d'absorption d'eau, de retrait linéaire diminue avec l'ajout du ciment, alors que l'évolution de la flexion et de la compression augmente. Ceci serait dû au fait que ces matériaux de l'ensemble supérieur utilisés par la population locale pour leur habitat sont constitués d'une grande proportion de grains grossiers.

Au cours de notre étude, il ressort que les sols de Batié peuvent se prêter à la fabrication des briques de terre. Mais, présentent de bonnes qualités lorsqu'ils sont stabilisés. Le problème que posent ces matériaux, est leur durabilité, c'est-à-dire leur résistance aux intempéries lorsqu'ils sont utilisés pour la construction. Il ressort de notre étude que ce problème pourrait trouver une solution dans la stabilisation au ciment à 8 ? 2%. Les propriétés des matériaux tels la granulométrie et les limites de consistance pourraient jouer un grand rôle sur les propriétés mécaniques des briques comprimées issues de ces matériaux.

Notre étude n'étant à l'instant que préliminaire, il est important à l'avenir qu'après avoir mis en évidence la texture d'une terre, de connaître la minéralogie de la fraction fine afin de situer la stabilité de la terre et sa cohésion. Cette connaissance de la minéralogie définit le mode de formation de la terre, et est indispensable quand il est prévu de stabiliser la terre (réactions physico-chimiques des minéraux). Nous voyons donc que les résultats ainsi présentés devront être, non seulement complétés par les analyses géochimiques (ATD, DRX etc..), mais également approfondies en étendant les domaines d'études et d'applications de ces produits sablo-argileux dans le génie civil.

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Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

XLVII

Annexes

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XLVIII

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Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

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Annexes

Tableau 2 : Résultats de l'essai granulométrique par tamisage et sédimentométrie

Diamètre (mm)

10

8

5

2

1

0,5

0,315

0,16

0,08

0,05

0,03

0,02

0,01

Profil

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

S1

100

98,8

92,0

66,5

54,3

48,4

45,4

39,9

35,8

31,5

30,2

28,9

24,5

S2

100

95,0

84,1

54,9

47,8

44,9

38,6

31,1

26,3

25,2

23,1

22,4

21,3

Tableau 3 : Appellation des sols selon la proportion des types de matériaux (d'après Robitaille et Tremblay, 1997)

Proportion des types de matériaux

Terminologie

Exemples

>35%

Nom

gravier, sable, silt, etc...

20% à 35%

Adjectif

graveleux, sableux etc...

10% à 20%

Un peu

un peu de silt, sable, etc...

<10%

Des traces

avec des traces d'argiles, etc...

Tableau 4 : préfixes et suffixes des symboles de groupe du système U.S.C.S (d'après Robitaille et Tremblay, 1997)

Préfixes

Signification

Suffixes

Signification

G S

Gravier Sable

W P M C

Bien gradué Mal gradué Limoneux, silteux argileux

M C O

Limon, silt Argile

Sol fin organique

L H

Faible plasticité (WL < 50)

forte plasticité (WL > 50)

Pt

Sol fortement organique Terre noire, tourbe

Pas de suffixe

 

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004 L

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004 LI

Annexes

Tableau 5 :

Annexes

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

LII

Annexes

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

granulométriques

 
 

des

 

sols

pour

 

briques

 

de

 

terre

(Dao

ée (Mamba Mpelé,

Figure 7c: Fuseau

10

0

1993)

90

80

70

60

50

40

100

30

20

10

100

90

80

70

60

50

40

30

20

Figure 7b: Fusea

10

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

1993)

mée (Mamba Mpelé,

(mm).

Figure 7d: Fuseaux granulométriques des sols pour briques de terre(ORAN,1996)

0

Diamètre lie tamis

Diamètre de tamis (mm).

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

LIII

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Figure 7a: Fuseaux

0

t et al, 1991)

3dFf Fcs Fch L - L0 M'h - M's Ms Mh

óf = ócs = óch = R = ABS = ãs = ãh =

2l0 x h02 L1 x l1 L2 x l2 L0 M's ñe x L0 x l0 x h1 ñe x L x l x h

Annexes

Tableau 9 : Essai de caractérisation des éprouvettes de l'ensemble supérieur (S1)

Population d'éprouvettes

0%

6%

8%

10%

12%

Masse après confection Mh (g)

108,651

105,680

107.962

118,018

126,759

128,426

123.036

116.429

119,074

119,076

119,338

120,179

120,647

117,019

114,078

Masse après 28 j Ms (g)

97,222

94,289

96.824

107,961

117.026

117,093

114.009

110.942

112,474

110,027

114,115

114,106

116,288

113,451

102,950

Masse après 28 j à 105°C M's (g)

-

-

-

97,346

106.206

107.346

101.846

98.970

99,326

98,112

102,106

103,078

102,229

98,440

92,712

Masse (M's) immergé dans l'eau M'h (g)

-

-

-

118,104

127.357

128.921

121.789

117.926

120,141

116,597

120,195

121,522

121,232

116,454

109,225

Longueur après fabrication L (mm)

80,200

80,200

79.500

80.300

80.200

80.400

80.2

80.200

80,200

80,200

80,200

80,200

80,200

79,900

80,300

Largeur après fabrication l (mm)

42,000

41,500

41.900

42.000

42.000

41.800

42.4

42.300

41,800

41,800

42,200

42,600

41,700

42,300

42,000

Epaisseur après fabrication h (mm)

16,800

16,200

16.800

18.100

19.200

19.300

18.4

17,600

18,400

18,100

17,800

18,200

18,500

17,700

16,500

Longueur après 28j

L0 (mm)

79,500

79,400

79.500

79.900

80.000

79.900

80.1

80,000

79,800

80,100

80,100

80,100

80,200

79,800

79,200

L1 (mm)

79,500

79,400

79.600

79.700

79.700

-

79.8

80,000

-

80,100

80,000

-

79,800

80,500

-

L2 (mm)

-

-

-

79.800

79.500

-

79.8

79,900

-

79,700

80,000

-

79,900

80,000

-

Largeur après 28 j

l 0 (mm)

41,400

41,800

41.600

42.000

41.900

41,700

41.8

41,800

-

41,700

42,000

-

41,700

42,000

41,900

l1(mm)

41,300

41,400

41.800

41.700

41.700

-

41.7

42,000

-

41,900

41,900

-

41,800

42,000

-

l2(mm)

-

-

-

41.800

41.600

-

41.7

41,800

-

41,700

42,000

-

41,700

41,900

-

Epaisseur après 28j

ho (mm)

19,600

17,500

19.000

18.300

17.600

-

19.3

17,200

-

16,700

18,500

-

19,300

17,700

-

h1(mm)

16,900

16,600

17.000

18.000

19.100

19.300

18.3

17,500

18,200

18,000

17,700

18,100

18,300

17,600

16,600

Force de flexion Ff (KN)

-

72,600

59.800

153.800

136.700

-

183.7

192,300

-

192,300

213,600

-

299,100

277,700

-

Force de compression (KN)

Sèche Fcs

24,000

23,00

30,000

36,000

37,000

-

50

53,000

-

58,000

52,000

-

57,000

70,000

-

Humide Fch

-

-

-

17,000

18,000

-

22

24,000

-

32,000

25,000

-

36,000

34,000

-

Résistance à la flexion (Mpa) óf

-

0,590

0.460

1.140

1.100

-

1.23

1,630

-

1,730

1,560

-

2,020

2,2100

-

Résistance à la compression (Mpa)

Sèche ócs

7,300

7,600

9.020

10.830

11.130

-

15.02

15,770

-

17,280

15,510

-

17,080

20,700

-

Humide óch

-

-

-

5.090

5.440

-

6..61

7,180

-

9,620

7,440

-

10,800

10,400

-

Retrait linéaire (%) R

+0,880

+1,000

+0,880

+0.370

+0.250

+0.620

+0.25

+0,250

+0,500

+0,250

+0,120

+0,250

+0,000

+0,500

+0,120

Coefficient d'absorption d'eau (%) ABS

-

-

-

21.300

19.900

20.090

19.58

19,150

20,950

18,840

17,710

17,890

18,580

18,290

17,810

Densité apparente

Humide ãh

1,920

1,960

1.910

1.930

1.960

1.980

1.96

1,950

1,930

1,960

1,9800

1,930

1,950

1,950

2,050

Sèche ãs

1,730

1,720

1.720

1.790

1.830

1.820

1.85

1,880

1,850

1,830

1,9100

1,870

1,900

1,930

1,850

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

LIV

Annexes

Tableau 10 : Essai de caractérisation des éprouvettes de l'ensemble supérieur (S2)

Population d'éprouvettes

0%

6%

8%

10%

12%

Masse après confection Mh (g)

117.919

110.539

102.410

112,320

117,084

128,433

129.069

120,048

116,386

135,308

109.472

112.813

112.514

101.905

115.624

Masse après 28 j Ms (g)

91.199

99,427

94.893

110,942

109,020

122,046

116,052

112,426

108,521

112,118

94.851

108.314

106.078

95.401

105.740

Masse après 28 j à 105°C M's (g)

-

-

-

83.750

98,400

108.670

112,381

102.814

96.547

124.854

101.021

103.104

97.901

84.846

96.673

Masse (M's) immergé dans l'eau M'h (g)

-

-

-

100.010

116,480

130,604

129.183

124.222

115.942

133.372

119.339

122.415

113.460

100,336

112.810

Longueur après fabrication L (mm)

80,200

80.300

80.200

80.200

80,200

80.200

80.200

80.500

80.200

80.200

80.200

80.200

80.300

80.300

80.400

Largeur après fabrication l (mm)

42.100

42.200

42.000

42,200

42.400

41.900

42.000

42.000

41.900

42.000

42.000

42,900

42.100

41.900

42.000

Epaisseur après fabrication h (mm)

18.100

17.100

16.500

17,800

17.300

19.500

19.500

18.000

17.700

19.500

15.800

18.700

17.000

15.300

16.800

Longueur après 28j

L0 (mm)

79,500

79,500

79.600

79,900

80.000

80.100

79,900

80.400

80.000

79,100

80.300

80.300

80.300

80.100

80.500

L1 (mm)

80.200

80.000

-

78,900

80.400

-

78,700

80.500

-

80.100

80.300

-

80.500

80.300

-

L2 (mm)

-

-

-

80.000

80.000

-

80,500

80.600

-

80.100

80.500

-

80.400

80.500

-

Largeur après 28 j

l 0 (mm)

41.800

41.800

41.800

41.800

41.900

42.000

41.800

42.000

41.900

41.900

42.000

42.000

42.000

41.700

42.000

l1(mm)

41.900

41.900

17.200

42.200

42.100

-

40.200

42.100

-

41,900

41.900

-

42.100

42.000

-

l2(mm)

-

-

16.200

41.700

41.800

-

42.900

42.200

-

41.900

42.200

-

41.800

42.100

-

Epaisseur après 28j

ho (mm)

17.500

19.000

17.000

-

17.400

17.800

-

16.500

17.900

-

17.000

17,000

-

17.500

16.600

h1(mm)

16.000

17.000

-

17, ;500

17.300

19.400

19.300

17.900

17.500

17.000

15.100

18.000

16.900

15.200

16.700

Force de flexion Ff (KN)

-

17.000

-

-

149.500

192.300

-

128.200

213.600

-

192,300

188,500

-

252.100

260,.500

Force de compression (KN)

Sèche Fcs

24.000

24.000

-

39,000

34,000

-

41,000

38,000

-

52,000

42,000

46,000

59,000

58,000

46,000

Humide Fch

-

-

-

28,220

17,000

-

21,000

30,000

-

27,000

37,000

-

35,000

38,000

-

Résistance à la flexion (Mpa) óf

0,580

0.450

0,410

-

1.230

1.510

-

1,170

1.670

-

1,650

1,620

-

2.070

2.630

Résistance à la compression (Mpa)

Sèche ócs

7.160

4.170

-

12,480

10.340

-

13.210

15,170

-

15,750

13.800

-

17,590

17,090

-

Humide óch

-

-

-

6,390

5.080

-

5.680

8.820

-

7.740

10.940

-

10,570

11.370

-

Retrait linéaire (%) R

+0,880

+0.100

+0,750

+0.370

+0.250

+0.120

+0.500

+0.120

+0.250

+0,240

+0.120

+0.120

+0.120

+0.240

+0.120

Coefficient d'absorption d'eau (%) ABS

-

-

-

19.400

18,320

20,480

19,690

17.930

20.080

18,400

18.130

18.720

18,900

18.250

16.690

Densité apparente

Humide ãh

1.930

1.910

-

1.980

1.990

1.960

1.980

1.980

1.940

2.060

2.060

1.790

1.960

1.980

2.040

Sèche ãs

1.730

1.760

-

1.880

1.880

1.870

1.800

1.870

1.850

1.970

1.850

1.780

1.860

1.860

1.860

LV

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

Annexes

Tableau 11 : Essai de caractérisation des éprouvettes de l'ensemble supérieur (S1 et S2)

Population d'éprouvettes

2% (S1)

4% (S1)

2% (S2)

4% (S2)

Masse après confection Mh (g)

111,492

112,913

 

113,461

113,631

 

112.510

119.194

 

113.992

121.310

 

Masse après 28 j Ms (g)

108,081

106,144

 

109,675

110.631

 

106.008

115.503

 

91.004

114.426

 

Masse après 28 j à 105°C M's (g)

-

-

 

126,443

119,224

 

-

-

 

102.460

103.473

 

Masse (M's) immergé dans l'eau M'h (g)

-

-

 

159,337

146,708

 

-

-

 

121.079

126.737

 

Longueur après fabrication L (mm)

79,800

80.120

 

80.100

79,900

 

80.380

80.200

 

80.500

80.260

 

Largeur après fabrication l (mm)

41,800

41,700

 

41.900

41,700

 

41.200

41.800

 

42.100

41.900

 

Epaisseur après fabrication h (mm)

17,500

17.000

 

17,400

17.500

 

17.700

18.000

 

18.300

18.500

 

Longueur après 28j

L0 (mm)

79,650

79,820

 

80.100

79,900

 

80.000

80.300

 

80.300

80.000

 

L1 (mm)

80,100

79,500

 

80.000

80.100

 

80.300

80.000

 

80.500

80.200

 

L2 (mm)

79,500

-

 

80.000

-

 

-

80.000

 

-

80.200

 

Largeur après 28 j

l 0 (mm)

41,800

41.700

 

41.800

41.700

 

42.000

41.900

 

41.900

41.800

 

l1(mm)

41,800

42,000

 

41,900

41.700

 

41.100

42.100

 

41.900

42.100

 

l2(mm)

41,700

-

 

41.900

-

 

-

41.800

 

-

41.800

 

Epaisseur après 28j

ho (mm)

17.500

17.600

 

17,900

17.900

 

19.600

18.400

 

14.700

18.300

 

h1(mm)

17,500

17.500

 

16,800

17.200

 

17.600

18.100

 

18.200

18.300

 

Force de flexion Ff (KN)

12,000

14,000

 

15,000

16,000

 

15.000

12.000

 

20.000

35.000

 

Force de compression (KN)

Sèche Fcs

32,00

30,000

 

33,000

38,000

 

30.000

27.000

 

14.000

15.000

 

Humide Fch

8,000

-

 

14,000

12,000

 

-

10.000

 

-

19.000

 

Résistance à la flexion (Mpa) cif

0,980

1.030

 

1,070

1.260

 

0.950

0.850

 

0.970

1.120

 

Résistance à la compression (Mpa)

Sèche ócs

9,550

8.900

 

9,840

11,370

 

18.550

27.900

 

8.300

8.580

 

Humide óch

2,410

-

 

4,170

-

 

-

2.990

 

-

5.600

 

Retrait linéaire (%) R

+0,31

+0.370

 

+0.250

+0.370

 

0.470

+0.120

 

+0.240

+0.330

 

Coefficient d'absorption d'eau (%) ABS

-

-

 

26,490

26,490

 

-

-

 

18.170

22.580

 

Densité apparente

Humide ãh

1,900

1.970

 

1,940

1.940

 

1.920

1.960

 

1.940

1.960

 

Sèche ãs

1,870

1.820

 

1,930

1.840

 

1.780

1.890

 

1.840

1.870

 

LVI

Mém. DEA-Sci. Géotechniques et Hydrotechniques 2003-2004

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Bibliographie

Organigramme

 

Terre latéritique

 
 
 
 
 

Analyse

granulométrique

Limites d'Atterberg

 
 

Densimétrie

Essai Proctor

Remanié

 
 
 
 

Séchage + désagrégation

Mélange latérite + eau

Malaxage + pressage et démoulage

Mélange latérite + ciment + eau

Curage et séchage
pendant 28 jours

Essai mécanique et
physique

Bibliographie

PHOTO

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"La première panacée d'une nation mal gouvernée est l'inflation monétaire, la seconde, c'est la guerre. Tous deux apportent une prospérité temporaire, tous deux apportent une ruine permanente. Mais tous deux sont le refuge des opportunistes politiques et économiques"   Hemingway