VI.3 Granulométrie et limites d'Atterberg
La figure VI.1 présente les courbes
granulométriques de cinq échantillons, obtenues par tamisage et
par sédimentométrie. La granulométrie de
l'échantillon Lutendele2* n'a été faite que
partiellement. Seule la fraction sableuse a été
estimée.
44
Fig. VI.1 : Courbes
granulométriques des échantillons analysés.
Afin de comparer facilement ces courbes, le tableau VI.3 et la
figure VI.2 présentent la composition granulométrique de ces
échantillons et leur classification.
|
Échantillons
|
% Argiles (< 2 um)
|
% Limons (2 - 50 um)
|
% Sables (0,05 - 2 mm)
|
Classification
|
|
Nsaya 1II*
|
5
|
44
|
51
|
Limono-sableux
|
|
C3 Nsaya 1II*
|
6
|
44
|
50
|
Limono-sableux
|
|
C4 Nsaya 1II
|
7
|
50
|
43
|
Limono-sableux
|
|
Cecomaf*
|
17
|
50
|
33
|
Limoneux
|
|
Lutendele2*
|
72
|
28
|
Limono-argileux
|
Tableau VI.3 : Composition et
classification granulométriques des échantillons
analysés.
45
Fig. VI.2 : Triangle des textures
montrant la zone des terres propices à la construction en terre crue
(encadré rouge) (Modifié d'après Delbecque, 2011).
A titre de comparaison, la figure VI.2 présente
également la granulométrie des terres propices à la
construction en terre crue. Celle-ci a été établie par
Delbecque (2011) sur base d'une synthèse bibliographique.
Le tableau VI.4 illustre également les
caractéristiques granulométriques des terres crues en fonction
des techniques de construction (synthèse d'après Jiménez
et Guerrero, 2007).
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Techniques
|
Document
|
Pays
|
Argile
|
Silt
|
Sable
|
Gravier
|
|
Adobe
|
NTE E 080 (2000)
|
Pérou
|
10 - 20
|
15 - 25
|
55 - 70
|
|
|
HB 195 (2002)a
|
Australie
|
10 - 40
|
10 - 30
|
Sable + gravier fin 30 - 75
|
|
Houben et Guillaud (1994)
|
|
5 - 29
|
|
|
|
|
BTC
|
XP P 13-901 (2001)
|
France
|
10 - 30
|
|
|
|
|
ARSO (1996)
|
Afrique
|
8 - 30
|
|
|
|
|
HB 195 (2002)a
|
Australie
|
10 - 40
|
10 - 30
|
Sable + gravier fin 30 - 75
|
|
MOPT (1992)
|
Espagne
|
5 - 34
|
|
|
|
|
Houben et Guillaud (1994)
|
|
6 - 22
|
|
|
|
|
Rigassi V (1995)b
|
|
8 - 30
|
10 - 25
|
25 - 80
|
0 - 40
|
|
Rigassi V (1995)b
|
|
6 - 23
|
|
|
|
|
Pisé
|
SAZS 724 (2001)
|
Zimbabwe
|
5 - 15
|
15 - 30
|
Sable + gravier fin 30 - 75
|
|
MOPT (1992)
|
Espagne
|
5 - 26
|
|
|
|
|
IETCC (1971)c,d
|
CYTED
|
10 - 40
|
20 - 40
|
10 - 40
|
10 - 20 gravier fin
|
|
Houben et Guillaud (1994)
|
|
8 - 16
|
|
|
|
|
Adobe, BTC, pisé
|
McHenry (1984)e,f
|
|
15
|
32
|
30
|
23
|
|
Smith and Austin (1996)g
|
|
4 - 15
|
40
|
60 - 80
|
|
Tableau VI.4 : Recommandations
concernant les teneurs des différentes fractions du sol.
D'après les recommandations dans les abaques de
granularité les argiles désignent les particules < 0,002
mm.
a argile <0,002 mm ; silt 0,002 à 0,06 mm ; sable
0,06 à 2 mm ; gravier 2-6 mm.
b argile <0,002 mm ; silt 0,002 à 0,06 mm ; sable
0,06 à 2 mm ; gravier fin 2-20 mm.
c uniquement des indications pour le pisé
stabilisé.
d argile <0,002 mm ; silt 0,002-0,5 mm ; sable 0,5-5 mm ;
graviers 5 20 mm.
e AASHO, argile <0,005 mm ; silt 005 à 0,075 mm ;
sable fin 0,075 à 0,425 mm ; sable grossier 0,425 à 2,0 mm;
gravier > 2,0 mm.
f les valeurs moyennes des sols qui ont montré des
bonnes performances dans les bâtiments existants.
g argile <0,002 ; limon 0,002 à 0,0625 mm ; sable
0,0625 à 2 mm.
Sur base de la granulométrie, tous les
échantillons analysés sont adaptés à la
construction en terre crue d'après Delbecque (2011). D'après le
tableau VI.4, on remarque que d'un auteur à l'autre les compositions
granulométriques changent, pour une même technique de
construction. Ceci témoigne de l'absence de norme unique vis à
vis de la construction en terre crue. Selon les auteurs et les techniques, les
échantillons analysés vont s'adapter ou pas à l'une ou
l'autre technique de construction en terre crue. Les matériaux de
Kasangulu (Nsaya) sont ceux qui sont relativement mieux adaptés pour la
construction en pisé et en BTC. En effet ces deux techniques de
construction nécessitent une teneur en argile plus faible en raison de
la compression et de la possibilité de fissuration (Jiménes et
Guerrero 2007). L'adobe est la technique la moins restrictive vis-à-vis
de la granulométrie (Jiménes et Guerrero 2007). Tous nos
échantillons sont adaptés à cette technique mais
l'échantillon de Cecomaf serait la mieux adaptée en raison d'une
proportion en argile plus importante qui assure une meilleure
cohésion.
Les résultats des limites d'Atterberg, sont
présentés au tableau VI.5. La détermination de l'indice de
plasticité est présentée en annexe 5. Huit
échantillons ont été analysés. La priorité a
été accordée aux 4 échantillons qui étaient
disponibles en plus grande quantité. Les échantillons C4 Nsaya
1II, C3 Cecomaf et ceux de Lutendele/Kimbaguiste ont été choisis
pour mettre en évidence des variations sur un même site. La
plasticité d'une terre augmente avec la teneur en minéraux
argileux, et leur surface spécifique (Casagrande, 1958 ; Centre de
recherches routières, 1981). Sur base de l'indice de plasticité,
les sols sont classés en 4 catégories (tableau VI.6).
47
Les matériaux de Kasangulu et de Ndjili Cecomaf sont
peu plastiques ou plastiques, alors que les matériaux de Lutendele sont
non plastiques ou peu plastiques. Cette différence peut s'expliquer par
une minéralogie des matériaux de Lutendele marquée par une
plus grande quantité d'illite alors que les autres matériaux sont
beaucoup plus riches en kaolinite. A titre comparatif, le tableau VI.7 illustre
les valeurs résumées par Jiménes et Guerrero, 2007 (Fig.
IV.2).
|
Sites
|
Échantillons
|
Limite de liquidité
|
Limite de plasticité
|
Indice de plasticité
|
|
Nsaya 1b
|
Nsaya 1II*
|
34
|
18
|
16
|
|
C3 Nsaya 1II*
|
34
|
24
|
10
|
|
C4 Nsaya 1II
|
34
|
23
|
11
|
|
Ndjili Cecomaf
|
Cecomaf*
|
32
|
20
|
12
|
|
C3 Cecomaf
|
41
|
26
|
14
|
|
Lutendele/Mbudi2
|
Lutendele2*
|
32
|
29
|
3
|
|
Lutendele/Kimbaguiste
|
Lutendele3
|
33
|
24
|
9
|
|
C3 KimbanguIII
|
26
|
20
|
6
|
Tableau VI.5 : Résultats
de l'analyse des limites d'Atterberg.
|
Ip
|
Dénomination
|
Exemples de sol
|
|
Inférieur à 5
|
Non plastique
|
Sable limoneux ou argileux, sable
|
|
De 5 à 15
|
Peu plastique
|
Limon sableux, limon,
|
|
De 15 à 25
|
Plastique
|
Limon, limon argileux
|
|
Plus de 25
|
Très plastique
|
Argile
|
Tableau VI.6 : Classification des
sols sur base de l'indice de plasticité (Casagrande, 1958 ; Centre de
recherches
routières, 1981).
|
Technique
|
Document
|
Limite de liquidité
|
Indice de plasticité
|
|
Adobe
|
Houben et Guillaud (1994)
|
31 - 50
|
16 - 33
|
|
Pisé
|
Houben et Guillaud (1994)
|
25 - 46
|
2 - 30
|
|
BTC
|
Houben et Guillaud (1994)
|
25 - 51
|
2 - 31
|
|
ARS (1996)
|
25 - 50
|
2,5 - 29
|
|
XP P 13-901 (2001)
|
25 - 50
|
2,5 - 29
|
Tableau VI.7 : Limites de
liquidité et indices de plasticité maximum et minimum obtenus
dans les références
d'après Jiménes et Guerrero,
2007.
Sur base de cette analyse, nous pouvons conclure que tous nos
échantillons sont adaptés pour la réalisation de BTC et
pisé selon Houben et Guillaud (1994), ARS (1996) et XP P 13-901 (2001).
Dans le cas des BTC et du pisé, un indice de plasticité plus
élevé signifierait une masse volumique faible, or une terre mise
en oeuvre à l'état comprimé demande une terre avec une
masse volumique élevée (voir ci-dessus). Les échantillons
analysés ne conviennent pas parfaitement pour faire de l'adobe selon
Houben et Guillaud (1994). En effet pour les terres mises en oeuvre à
l'état plastique (adobe, mortier, torchis), il est difficile de
définir de manière rigoureuse la consistance visée, et
donc la teneur en eau optimale. Les artisans veulent donc une terre avec un
indice de plasticité plus élevé pour assurer une bonne
maniabilité (Moevus et al., 2012).
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