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REPUBLIQUE DU CAMEROUN
Paix - Travail -
Patrie
REPUBLIC OF CAMEROON
Peace - Work -
Fatherland
UNIVERSITE DE YAOUNDE I
THE UNIVERSITY OF YAOUNDE I
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE CHIMIE
INORGANIQUE
FACULTY OF SCIENCE
DEPARTMENT OF INORGANIC CHEMISTRY
LABORATOIRE DE PHYSICO-CHIMIE DES MATERIAUX
MINERAUX
PHYSICO-CHEMISTRY OF MINERAL MATERIALS LABORATORY
RETICULATION GEOPOLYMERIQUE A BASSE
TEMPERATURE DE QUELQUES
ALUMINOSILICATES
MEMOIRE
Présenté et soutenu en vue de
l'obtention du
Diplôme d'Etudes Approfondies (D.E.A) en Chimie
Inorganique
Par
LEMOUGNA NINLA Patrick
Maître en Chimie
Mat :
01U481
Sous la Direction de :
Dr. UPHIE CHINJE
MELO
Chargée de Cours
Année académique 2007-2008
TABLE DES MATIERES
DEDICACES IV
REMERCIEMENTS V
LISTE DES FIGURES VII
LISTE DES TABLEAUX IX
LISTE DES ABREVIATIONS X
RESUME XI
ABSTRACT XII
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I : GENERALITES SUR QUELQUES SILICATES NATURELS
ET LA GEOPOLYMERISATION 3
I-1 : LE SOL 4
I-1-1 : Les minéraux argileux, les latérites et
les pouzzolanes 5
I-1-1-1 : Les minéraux argileux 5
I-1-1-2 : Les latérites 7
I-1-1-3 : Les pouzzolanes 7
I-2 : LA STABILISATION DES SOLS 7
I-2-1 : La stabilisation mécanique 8
I-2-2 : La stabilisation physique 9
I-2-3 : La stabilisation chimique 9
I-2-3-1 : La stabilisation à la chaux 9
I-2-3-2 : La stabilisation au ciment 10
I-3 : LA GEOPOLYMERISATION 10
I-3-1 : Les Zéolites 11
I-3-2 : Les terminologies et l'historique des
géopolymères 12
I-3-3 : La réticulation géopolymérique
à basse température (L.T.G.S) 13
I-3-3-1 : La L.T.G.S et les matériaux de construction
15
I-3-3-2 : Le temps et l'énergie dans les
procédés L.T.G.S 15
I -3-4 : Les réactions de polycondensation 16
I-3-5 : l'influence de la nature des matières
premières sur le processus de géopolymérisation
18
I -3-5-1: L'influence de la nature des ions alcalins dans le
processus de géopolymérisation 19
I-3-5-2 : l'influence des ions calciums 20
I-3-5-3 : Les facteurs influençant la résistance
à la compression 20
I-4 : LES CIMENTS GEOPOLYMERES 21
CHAPITRE II : MATERIAUX ET METHODES EXPERIMENTALES
23
II-1 : LES MATERIAUX 24
II-1-1 : Les Matériaux Naturels 24
II-1-1-1 : L'argile sableuse de Nkolbisson 24
II-1-1-2 : La latérite d'Ekoumdoum 24
II-1-1-3 : La pouzzolane de Djoungo 24
II-1-2 : Les matériaux synthétiques 26
II-2 : LES METHODES DE CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES
27
II-2-1 : La caractérisation physique des
matériaux argileux 27
II-2-1-1 : L'analyse granulométrique par tamisage humide
27
II-2-1-2 : L'analyse granulométrique par
sédimentométrie 27
II-2-1-3 : La plasticité 29
II-2-2 : La composition chimique des matériaux
naturels 30
II-2-3 : L'analyse minéralogique des matériaux
31
II-2-4 : La granulométrie laser et la surface
spécifique des poudres d'aluminosilicates 31
II-3 : LA METHODE EXPERIMENTALE D'ELABORATION DES MATERIAUX
GEOPOLYMERES 31
II-3-1 : La préparation des matières
premières 31
II-3-2 : L'élaboration des formulations et le
façonnage des éprouvettes 32
II-3-3 : Le traitement thermique des différentes
formulations 32
II-4 : LA CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DES PRODUITS OBTENUS
32
II-4-1 : Le pourcentage d'absorption d'eau et la masse
volumique apparente 32
II-4-2 : La résistance à la compression
33
II-4-3 : La Microstructure 34
CHAPITRE III : RESULTATS ET INTERPRETATION 35
III-1 : LA CARACTERISATION PHYSIQUE DES MATERIAUX ARGILEUX
36
III-1-1 : L'analyse granulométrique 36
III-1-2 : La plasticité 36
III-2: LA COMPOSITION CHIMIQUE DES MATERIAUX 37
III-3: L'ANALYSE MINERALOGIQUE DES MATERIAUX 38
III-4 : LA CARACTERISATION GRANULOMETRIQUE DES POUDRES
BROYEES 43
III-4-1 : Les surfaces spécifiques des poudres
utilisées 43
III-4-2 : La granulométrie laser des poudres
utilisées 43
III-5 : LES PROPRIETES PHYSIQUES DES PRODUITS OBTENUS
46
III-5-1 : Le pourcentage d'absorption d'eau et la masse volumique
apparente 47
III-5-2 : La résistance à la compression 53
III-5-3 : La Microstructure (MEB) 57
III-6 : DISCUSSION GENERALE 58
CONCLUSION ET PERSPECTIVES 61
ANNEXES 68
DEDICACES
Jcents dcentsdicents ccents n2moim
fl mon IDO., Mr
isemoueNiti Pascal,
Ma mO, mmo isemouelliti
ncentscents mitieuebourie J.DOLIiSrl,
en tmoignag dcents
toutcents mon of fcentsction, Jcents vous suis tr0
meonnaissant pour W
saerifies n vous ava eonnntis
pour moi.
REMERCIEMENTS
Ce travail est le fruit d'une collaboration fructueuse entre
les hommes. Je remercie le tout puissant, le très miséricordieux
de sa grâce, sa protection sans lesquelles je n'aurais jamais pu
réaliser ce travail. Nous remercions aussi tous ceux qui de près
ou de loin y ont contribué. Il s'agit notamment de :
- Dr UPHIE CHINJE MELO, chargée de cours à
l'Université de Yaoundé 1 et Directeur de la Mission de Promotion
des Matériaux Locaux (MIPROMALO), pour le financement de ce travail par
la MIPROMALO. Son dynamisme et sa rigueur ont été pour moi une
source permanente d'encouragement. Ma profonde gratitude lui est
également acquise pour avoir dirigé ce travail;
- Pr Daniel NJOPWOUO, Chef du Département de Chimie
Inorganique et Chef du laboratoire de physico-chimie des matériaux
minéraux, pour m'avoir accepté dans son laboratoire, pour ses
conseils et ses encouragements;
- Pr BELOMBE, pour ses conseils, et ses multiples encouragements
;
- Dr Antoine ELIMBI pour ses conseils, sa disponibilité et
ses encouragements ; - Dr DJOUFACK, pour ses conseils, et ses encouragements
;
- Tous les enseignants du Département de Chimie
Inorganique, pour la formation qu'ils nous ont donnée.
Nos remerciements vont également à :
- Mr KAMSEU, pour l'aide à la réalisation des
analyses, la facilitation de l'accès à la documentation et ses
multiples encouragements.
- Mr BILLONG, pour la facilitation de l'accès à la
documentation et ses multiples encouragements.
- Mr BALO, pour la facilitation de l'accès à la
documentation et ses encouragements. - Dr NJOYA André, pour ses conseils
et la facilitation de l'accès à la documentation.
Nos remerciements vont enfin à :
- Mr TCHAPTCHET, Mr NZEUKOU, Mr TENE, Mr TCHAMBA, Mr SUILABAYU,
Mr KEMMEUGNI pour leur soutien moral ;
- Mes aînés de laboratoire, Dr FOTIO et Dr NJOYA
DAÚROU, pour leur soutien moral; - Mes camarades de
promotion, pour l'ambiance conviviale et fraternelle;
- Toute ma famille, mes frères et amis (GUEMETA Jean
Bernard, TCHIFFO Stéphane, HAROUNA MASSAï, ABDOUL RAHMAN, AMOUD
Jean- Jacques), pour leur soutien moral ;
- Les membres du jury, pour leur contribution à
l'amélioration de ce travail.
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Eléments structuraux des minéraux
argileux [6]. 5
Figure 2: Structure de la kaolinite (minéral argileux type
1/1) 6
Figure 3: Structure du réseau de Na-poly(sialate) et du
zéolite A [3] 11
Figure 4: Types de poly(sialates) [21]. 12
Figure 5 : Polycondensation du quartz silanol Si-OH avec les
poly(sialates) [21]. 14
Figure 6: Résistance à la compression en MPa d'un
sol kaolinitique non traité et traité par L.T.G.S 14
Figure 7 : Energies et temps de production des céramiques
traditionnelles et céramiques L.T.G.S [24].
15
Figure 8: Modèle conceptuel explicitant la structure des
géopolymères [27]. 18
Figure 9: Processus de prise du ciment géopolymère
potassium poly(sialate-siloxo)[23] 21
Figure 10 : Carte de localisation des zones de
prélèvement des échantillons de la ville de Yaoundé
25
Figure 11 : Courbes granulométriques des matériaux
LE et AN. 36
Figure 12: Diffractogramme de rayons X de l'argile Nkolbisson,
calcinéé et non calcinéé 39
Figure 13: Diffractogramme de rayons X de la latérite
d'Ekoumdoum, calcinée et non calcinée 40
Figure 14: Diffractogramme de rayons X de la pouzzolane de
Djoungo, calcinée et non calcinée 41
Figure 15 : Granulométrie laser du matériau AN
43
Figure 16 : Granulométrie laser du matériau AN
calciné à 700 °C 44
Figure 17 : Granulométrie laser du matériau LE
44
Figure 18: Granulométrie laser du matériau LE
calciné à 700 °C 44
Figure 19: Granulométrie laser du matériau PD 45
Figure 20: Granulométrie laser du matériau PD
calciné à 700 °C 45
Figure 21 : Efflorescences observées sur les
matériaux AN à 10% de R, juste avant traitement 47
Figure 22 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de AN 48
Figure 23 : Masse volumique apparente des
géopolymères obtenus à base de AN 48
Figure 24: Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de LE 49
Figure 25 : Masse volumique apparente des
géopolymères obtenus à base de LE 50
Figure 26 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de PD 51
Figure 27 : Masse volumique apparente des
géopolymères obtenus à base de PD 51
Figure 28 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de PD 700°C 52
Figure 29 : Masse volumique apparente des
géopolymères obtenus à base de PD 700°C 52
Figure 30: Résistance à la compression des
géopolymères obtenus à base de AN 53
Figure 31: Résistance à la compression des
géopolymères obtenus à base de LE 54
Figure 32: Résistance à la compression des
géopolymères obtenus à base de PD 55
Figure 33: Résistance à la compression des
géopolymères obtenus à base de PD 700°C 56
Figure 34 : Microstructure des géopolymères obtenus
à partir de AN à 10% R et traité à 450°C 57
Figure 35 : Microstructure des géopolymères obtenus
à partir de LE à 10% R et traité à 450°C 57
Figure 36: Microstructure des géopolymères obtenus
à partir de PD 700 °C à 10% R et traité 450°C
57
Figure 37: Schéma de la polycondensation hydrothermale de
Na- poly(syalate)[3]. 59
Figure 38 : Structure de l'anorthite 59
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Pourcentages comparatifs en poids et volume des
éléments présents dans les 20 premiers
Km de l'épaisseur terrestre 4
Tableau 2: Classification des minéraux argileux 6
Tableau 3: Localisation géographique des sites de
prélèvement des matériaux étudiés 25
Tableau 4: Caractéristiques physicochimiques du silicate
de sodium utilisé 26
Tableau 5 : Résultats du test de plasticité des
matériaux LE et AN. 37
Tableau 6 : Analyse chimique des matériaux LE, AN et PD.
37
Tableau 7 : Surface spécifique des matériaux LE, AN
et PD. 43
Tableau 8 : Analyse granulométrique par tamisage humide de
AN 69
Tableau 9 : Analyse granulométrique par tamisage humide de
LE 69
Tableau 10 : Analyse granulométrique par
sédimentométrie de AN 69
Tableau 11 : Analyse granulométrique par
sédimentométrie de LE 70
Tableau 12 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de AN 70
Tableau 13 : Masses volumiques apparentes des
géopolymères obtenus à base de AN 70
Tableau 14 : Résistances à la compression des
géopolymères obtenus à base de AN 71
Tableau 15 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de LE 71
Tableau 16 : Masses volumiques apparentes des
géopolymères obtenus à base de LE 71
Tableau 17 : Résistances à la compression des
géopolymères obtenus à base de LE 71
Tableau 18 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de PD 72
Tableau 19 : Masses volumiques apparentes des
géopolymères obtenus à base de PD 72
Tableau 20 : Résistances à la compression des
géopolymères obtenus à base de PD 72
Tableau 21 : Pourcentage d'absorption d'eau des
géopolymères obtenus à base de PD 700 °C 72
Tableau 22 : Masses volumiques apparentes des
géopolymères obtenus à base de PD 700°C 72
Tableau 23 : Résistances à la compression des
géopolymères obtenus à base de PD 700 °C 73
LISTE DES ABREVIATIONS
AN: Argile de Nkolbisson
AN 700°C: Argile de Nkolbisson calcinée à
700°C
A.S.T.M: American Society for Testing Materials
CAH : Calcium Alumino Hydrate
CASH: Calcium Alumino Silicate Hydrate
CSH: Calcium Silicate Hydrate
ICP-AES: Inductive Coupled Plasma by Atomic Emission Spectrometry
LE: Latérite d'Ekoumdoum
LE 700°C: Latérite d'Ekoumdoum calcinée
à 700°C
LFP: lime fixation point
L.T.G.S: Low Temperature Geopolymeric Setting
MPa: Mega Pascal
PCDS: Polycyclodisialate PD: Pouzzolane de Djoungo
PD 700°C: Pouzzolane de Djoungo calcinée à
700°C
PS: Poly(sialate)
PSDS: Poly(sialate-disiloxo) PSS: Poly(sialate-siloxo) PVC:
Polyvinyl Chloride
R : Réactif géopolymère
RESUME
Le but de ce travail est de pouvoir explorer les
possibilités de synthèse des matériaux de construction
géopolymères à partir de certaines matières
premières aluminosilicates disponibles au Cameroun. L'analyse chimique
des trois types de matières premières aluminosilicates (argile de
Nkolbisson (AN), latérite d'Ekoumdoum (LE) et pouzzolane de Djoungo
(PD)) ayant fait l'objet de notre étude a montré que leurs
rapports SiO2 /Al2O3 sont égales à 5,25 ; 2,54 ; et 5,52
respectivement. Les minéraux aluminosilicates sont respectivement la
kaolinite dans AN et LE, l'anorthite et le plagioclase dans PD.
Afin d'évaluer l'influence de l'amorphisation sur le
degré de réactivité de nos matières
premières aluminosilicates, des échantillons de matériaux
AN, LE, et PD a été calcinée à 700 °C pendant
6 heures. Les différentes formulations pour la synthèse des
matériaux géopolymères ont été
réalisées en faisant varier la teneur en réactif
géopolymère de 0 à 10%, à intervalle de 2%, par
rapport aux masses de poudres sèches pour les matériaux AN et LE.
Pour le matériau PD, les teneurs en réactif
géopolymère ont été respectivement 0, 2, 6 et
10%.
Les éprouvettes façonnées de chaque
formulation ont ensuite été traitées thermiquement
à 250°C, 350°C, et 450°C pendant 5 heures pour chaque
température d'étude.
Les résultats obtenues montrent que les
matériaux AN et LE calcinés ne se consolident pas dans nos
conditions de travail (plage de température de traitement thermique et
plage de concentration du réactif géopolymère). Les
matériaux AN, LE, (non calcinés), et PD (calciné ou non),
réagissent bien dans nos conditions de travail et pourraient être
utilisés comme matériaux de construction. La détermination
de leurs propriétés physiques montre les masses volumiques
apparentes sont comprises entre 1,59 et 1,9 g/cm3 ; les pourcentages
d'absorption d'eau sont compris entre 9 et 26,6% ; les résistances
maximales à la compression sont comprises entre 9,55 et 29,7 MPa.
Les masses volumiques apparentes et les résistances
à la compression croissent avec l'augmentation de la teneur en
réactif géopolymère alors que le pourcentage d'absorption
d'eau décroit. La résistance à la compression croît
avec l'augmentation du rapport SiO2/Al2O3 de nos matières
premières aluminosilicates.
La microstructure des matériaux fait état d'une
phase homogène pour les géopolymères à base de AN
et LE, et d'une phase hétérogène, plus microporeuse, pour
les géopolymères à base de PD.
Mots clés : aluminosilicates,
géopolymères, matériaux, traitement thermique,
propriétés physiques.
ABSTRACT
The aim of this study is to explore possibilities of the
synthesis of geopolymer construction materials from some aluminosilicate raw
materials available in Cameroon. The chemical analyses of the three samples
under study (clay from Nkolbisson (AN), laterite from Ekoumdoum (LE) and
Pouzzolana from Djoungo (PD)) have revealed that the ratio of SiO2/Al2O3 are
respectively 5.25, 2.54, and 5.52. The aluminosilicates compounds are
respectively kaolinite in AN and LE, anorthite and plagioclase in PD.
Samples (AN, LE and PD) was calcinated at 700°C for 6
hours in order to study the influence of amorphisation on the raw materials'
reactivity. The various formulations were realised by varying the geopolymer
reagent between 0 to 10%, at 2% interval, with respect to the powders' dry
masses for samples AN and LE. For sample PD, the proportions of the geopolymer
reagent were 0, 2, 6 and 10%.
The moulded samples for each formulation were later on
subjected to a thermal treatment at 250, 350 and 450°C for 5 hours.
The obtained results reveal that calcinated samples AN and LE
do not consolidate in our working conditions (thermal treatment temperature
range and geopolymer reagent concentration range). Samples AN, LE and PD
(calcinated or not) react well in our working conditions and can be used for
construction purposes. The investigation of their physical properties shows
that values of bulk density vary between 1.59 and 1.90 g/cm3, those
of water absorption between 9 and 26,6%, and the maximum values of compressive
strength between 9,55 and 29,7 MPa. The bulk density and compressive strength
increase with an increase in geopolymer reagent content meanwhile water
absorption decreases. The compressive strength increases with an increase in
the SiO2/Al2O3 ratio of the raw materials.
The microstructure of the geopolymers reveals a homogenous
phase in AN and LE, and a heterogenous and more porous (micro) phase for PD.
Key words: aluminosilicates, geopolymers,
materials, thermal treatment, physical properties.
INTRODUCTION
Depuis plus de cent cinquante ans, l'objectif de la science
chimique était la compréhension et la réplication des
différents matériaux caractérisant le règne animal
et le règne végétal. Cette recherche biochimique a abouti
à la création des matières plastiques, des fibres
synthétiques, de la biochimie, et de la médecine moderne [1].
Cependant, ce n'est que depuis 1970 que les sciences chimiques,
minéralogiques, géologiques sont parvenues à
élaborer des matériaux pouvant répliquer le règne
minéral. Il est actuellement possible de synthétiser en
laboratoire pratiquement tous les types de matériaux
minéralogiques, mais les résultats les plus spectaculaires sont
obtenus avec les géopolymères de type aluminosilicate ou
polysialate [1,2]. Introduit pour la première fois en 1978 par le
professeur Joseph Davidovits [3], le terme géopolymère
désigne les polymères inorganiques de structure
tridimensionnelle formés à basse
température par polycondensation des aluminosilicates [2-5]. Dès
lors, les propriétés chimiques et physiques intéressantes
de ces matériaux suscitèrent l'intérêt de la
communauté scientifique, et les activités de recherche y
afférentes permirent de développer de nombreuses applications. A
nos jours, les géopolymères sont utilisés dans
l'ingénierie aéronautique, l'industrie nucléaire, la
reproduction d'objets d'art, les matériaux de construction, l'isolation
thermique des fours, etc. [2-4]. Les matériaux
géopolymères utilisés dans la construction
présentent d'excellentes propriétés mécaniques et
thermiques.
Au Cameroun, malgré la grande disponibilité des
matières premières adéquates pour la synthèse des
matériaux géopolymères, les avantages de cette technologie
demeurent encore très peu exploités. Le secteur des
matériaux de construction reste dominé par des matériaux
importés dont les prix ne cessent de croître. Si nous prenons
l'exemple du ciment, son prix s'est accru de près de 51% ces onze
dernières années. Cette évolution vertigineuse des prix,
entretenue par une pauvreté du tissu industriel d'entreprises produisant
les matériaux de construction, rend difficile l'accès à
l'habitat à une grande fraction de la population à revenus
limités. Le développement des matériaux de construction
géopolymères, dont les procédés de synthèse
ont l'avantage d'être écologiques, avec une faible production des
gaz à effet de serre par rapport aux matériaux de construction
conventionnels localement produits, pourrait contribuer de façon
significative à l'accroissement d'offre en matériaux de
construction sur le marché camerounais. Ces matériaux, moins
énergétivores que les briques cuites et les
ciments pouzzolaniques, pourraient se synthétiser par
des procédés chimiques à partir des terres d'argiles
latéritiques très disponibles sur l'étendue du
territoire.
La maîtrise de ces procédés constitue
à l'heure actuelle un des axes prioritaires de recherche dans plusieurs
laboratoires dont celui de physico-chimie des matériaux minéraux
de la Faculté des Sciences de l'Université de Yaoundé I et
celui d'analyse des matériaux de la Mission de Promotion des
Matériaux Locaux (MIPROMALO).
L'objectif de cette étude est de pouvoir étudier
les paramètres de formulation des produits de construction
géopolymères à base de matières premières
aluminosilicates disponibles.
Notre rapport d'étude s'articule en trois chapitres :
- le chapitre I présente les
généralités sur quelques silicates naturels, la
géopolymérisation, et les paramètres pouvant influencer
les propriétés physiques et mécaniques des produits
géopolymères;
- les caractéristiques sur les matériaux
étudiés ainsi que les méthodes expérimentales
utilisées constituent le chapitre II ;
- dans le troisième chapitre, nous présenterons les
résultats obtenus et proposerons une interprétation.
GENERALITES SUR QUELQUES SILICATES NATURELS ET
LA
GEOPOLYMERISATION
CHAPITRE I :
I-1 : LE SOL
Le sol est la fraction solide de la sphère terrestre. A la
surface du sol, la terre est un matériau meuble, d'épaisseur
variable, qui supporte les êtres vivants, leurs ouvrages, et
oüpoussent les végétaux. Elle résulte de
la transformation de la roche mère sous-jacente sous
l'influence de divers processus physiques, chimiques,
biologiques, liés aux conditions bioclimatiques et à la vie
animale et végétale [6]. Le matériau terre est
constitué de plusieurs éléments :
- les constituants gazeux : principalement l'air ;
- les constituants liquides : principalement l'eau ;
- les constituants solides : la matière minérale et
organique.
La composition chimique moyenne ainsi que les pourcentages
comparatifs en poids et en volume des éléments présents
dans les 20 premiers km d'épaisseur de la croûte terrestre sont
consignés dans le tableau 1.
Tableau 1 : Pourcentages comparatifs en
poids et volume des éléments présents dans les 20 premiers
km de l'épaisseur terrestre [6].
|
Oxydes
|
% en poids
|
Eléments
|
% en poids
|
% en volume
|
Rayon
|
|
des oxydes
|
|
des éléments
|
des éléments
|
ionique en ?
|
|
|
O
|
46,7
|
92
|
1,3
|
|
SiO2
|
59,0
|
Si
|
27,7
|
0,8
|
0,4
|
|
Al2O3
|
15,5
|
Al
|
8,1
|
0,8
|
0,6
|
|
Fe2O3
|
7,0
|
Fe
|
5,1
|
0,7
|
0,7
|
|
CaO
|
5,0
|
Ca
|
3,6
|
1,6
|
1,0
|
|
Na2O
|
4,0
|
Na
|
2,7
|
1,5
|
1,0
|
|
K2O
|
3,0
|
K
|
2,6
|
2,1
|
1,3
|
|
MgO
|
3,5
|
Mg
|
2,1
|
0,6
|
0,8
|
|
TiO2
|
1,0
|
Ti
|
0,5
|
0,1
|
0,6
|
L'écorce terrestre, de composition chimique riche en
silice et alumine, constitue par conséquent une source importante de
matières premières aluminosilicates disponibles pour les
réactions de géopolymérisation.
I-1-1 : Les minéraux argileux, les
latérites et les pouzzolanes I-1-1-1 : Les minéraux
argileux
Les minéraux argileux sont les silicates
hydratés d'aluminium plus ou moins complexes, principalement sous forme
de fines lamelles (phyllosilicates) [6,7]. Pour la construction de ces
minéraux, la nature a fait appel à deux types de moellons : le
tétraèdre, constitué d'un silicium entouré de
quatre oxygènes (coordination 4), et l'octaèdre, ayant un atome
d'aluminium (de magnésium ou de fer) entouré de six
oxygènes (coordination 6) [6].
Figure 1 : Eléments structuraux des
minéraux argileux [6].
La distance inter-réticulaire (d) sépare 2
feuillets successifs. Les substitutions d'atomes sont fréquentes dans
les feuillets et l'édifice cristallin peut être
désorganisé. D'après la structure du feuillet, on
distingue principalement les argiles 1/1 (1 couche tétraédrique
et 1 couche octaédrique), les argiles 2/1 (2 couches
tétraédriques et 1 couche octaédrique), et les argiles
2/1/1 (deux couches tétraédriques et deux couches
octaédriques) [7,8]. Le sol camerounais regorge de nombreux gisements
d'argiles non exploités. L'on note toutefois quelques utilisations des
matériaux argileux camerounais dans la production des briques cuites et
poteries. La figure 2 et le tableau 2 présentent respectivement la
structure d'un minéral argileux de type 1/1 et la classification des
minéraux argileux.
Figure 2: Structure de la kaolinite
(minéral argileux type 1/1)
Tableau 2: Classification des
minéraux argileux (le premier chiffre désignant le nombre de
couches tétraédriques, le second et le troisième, celui
des couches octaédriques (dioctaédrique ou trioctaédrique)
[8].
Type Groupe Sous-groupe Especes
Formules
|
1/1
|
Kaolinite
|
Kaolinite Dickite
Nacrite Kaolinite Métahalloysite Halloysite
|
Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4
Si2O5Al2(OH)4 4H2O
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Serpentine Anti gorite Si2O5M g3(OH)4
Talc Pyrophyllite Pyrophyllite Si4O10Al2(OH)2
Talc Talc Si4O1oM g3(OH)2
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2/1
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Smectite Smectite
dioctaedrique
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Montmorillonite Si4O1o(Al1,67M go,33)(OH)2
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Smectite trioctaedrique
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Saponite (Si3,67Alo,33)O10M g3 (OH)2
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Vermi Vermiculite Vermiculite
(Si,Al)4O1o(Al,Fe
·
·
·)2(OH)2
culite dioctaédrique dioctaèdrique
Vermiculite Vermiculite (Si,Al)4O10(M
g,Fe
·
·
·)2(OH)2
trioctaedrique
Micas Micas Muscovite K(Si3Al)O10Al2(OH)2
dioctaedrique
Micas Phlo gopite K(Si3Al)O1oM g3(OH)2
trioctaedrique
2/1/1 Chlorite Chlorite dioctaedrique Sudoite
(Si,Al)4O10Al4(OH)8
Chlorite trioctaedrique Espèces différentes
(Si,Al)4O10(M g,Fe
·
·
·)6(OH)8
I-1-1-2 : Les latérites
Les latérites sont des terres très
altérées, qui contiennent des proportions importantes mais
très variables d'oxydes de fer et d'aluminium, ainsi que du quartz et
d'autres minéraux. On les trouve abondamment dans la ceinture tropicale
et subtropicale, généralement juste en dessous de la surface des
immenses plaines ou clairières, dans des régions à
précipitation importante. Leur caractéristique d'ameublissement
naturel varie du conglomérat compact à la terre friable. La
couleur est très variable : ocre, rouge, brune, violette et noire. Le
matériau est facile à découper, et il durcit très
vite à l'air et devient assez résistant aux agents
météorologiques [9]. Le sol Camerounais est très riche en
cuirasses latéritiques. Ces latérites sont fréquemment
utilisées dans les travaux routiers ou dans la production des
matériaux de construction (adobes, brique de terre
comprimée...).
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