III.2. ÉTUDE GEOCHIMIQUE

Le but est de comprendre les différents comportements physico-chimiques qu’aura la matière première au cours des phases de fabrication de la brique. Elle va servir à fixer la température optimale de cuisson, de donner une idée sur coloration qu’aura le produit fini, le type de traitement à effectuer sur la matière première pour avoir à la fin des produits finis qui ont des propriétés  souhaitées.

Cinq échantillons ont été sélectionnés sur base des faciès d’argiles interceptés par les forages sur les quatre sites étudiés. Un échantillon pour chaque type d’argile a été sélectionné, il s’agit de l’argile verte, l’argile brunâtre, l’argile brune, l’argile grise et l’argile noire. Les résultats d’analyses sont repris dans le Tableau 5.

Tableau 5 : Résultats d’analyse chimiques de 5 échantillons argileux représentatifs.

	Argile brune	Argile grise	Argile verte	Argile noire	Argile brunâtre
SiO2(%)	45,58	53,93	45,61	51,77	49,31
Al2O3	28,57	22,66	19,94	27,41	34,47
MgO	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01
TiO2	1,41	1,09	2,36	0,95	0,72
Fe2O3	11,29	2,45	13,68	2,24	6,67
MnO	0,07	0,03	0,12	0,02	0,02
CaO	0,01	0,10	0,26	0,29	Ë‚ 0,01
Na2O	0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01
K2O	1,25	1,51	1,71	1,92	3,18
SO3	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	Ë‚ 0,01	0,01	Ë‚ 0,01
Total	88,19	81,84	83,68	84,61	94,37

Par observation de ce tableau 5 et en classifiant sur une échelle décroissante les différentes concentrations obtenues, il s’observe que les oxydes les plus abondants dans les échantillons analysés sont respectivement la silice, l’alumine et le sesquioxyde de fer. Les éléments alcalins et les alcalino-terreux  y sont présents à des très faibles concentrations, ce sont donc des éléments en trace excepté le monoxyde de potassium qui se présente en élément majeur. 

On remarque des similitudes  compositionnelles entre les échantillons analysés. C’est ainsi qu’on peut grouper ces échantillons en trois catégories. La première étant faite de l’argile noire et grise, la deuxième constituée de l’argile verte et brune et la dernière de l’argile brunâtre uniquement.

La première catégorie montre une grande concentration en silice (autour de 52%), une faible concentration en oxyde ferrique (autour de 2%), la deuxième montre une concentration plus faible en silice (autour de 45%), une forte concentration en oxyde ferrique (11-14%) alors que la troisième est d’une concentration moyenne en silice (34,47%) et en oxyde ferrique (7%). 

Pour l’ensemble des échantillons analysés, la concentration en alumine, en oxyde de titane et en oxyde de potassium varient respectivement entre 20 et 35% ; 1 et 2,5% ; 1,3 et 3,2%. Les restes des oxydes sont en traces, avec des concentrations inférieures à 1%.ss

De ce qui précède, on remarque que les faibles teneurs en alumine et en silice confèrent aux matériaux argileux étudiés un caractère non réfractaire par comparaison avec une argile réfractaire qui,  selon AGS (2000), doit avoir une concentration en alumine supérieure à 45% ou une concentration en silice supérieure à 85% (Kornmann, 2005). Ainsi, la température de cuisson à adopter  pour la fabrication des briques doit être comprise entre 900° et 1100° (Mathy et Vangheluwe, 2000). En outre, l’abondance de la silice et de l’alumine  dans la matière première permettra une fabrication des produits durs (El Ouahabi, 2013).

De très faibles concentrations en alcalino-terreux renseigne que les matériaux argileux en étude sont dépourvus des minéraux carbonatés pouvant conduire à la mal formation de briques, à la création de la porosité et des tâches noires qui réduisent l’esthétique de la brique (Jourdain, 1996; El Yakoubi et al, 2006). La perte en poids qui serait due à la dissociation de ces carbonates n’aura pas d’influence lors de la cuisson. 

Les briques à fabriquer n’auront pas des teintes blanchâtres mais plutôt foncées, ceci est dû à la concentration de l’oxyde de titane, oxyde ferrique et oxyde de manganèse dont la somme est supérieure à 1,5% (Ikaya, 2004) et la très faible concentration en chaux, qui la plupart du temps, confère au produit une coloration claire. La prévalence dans les matériaux des oxydes ferrique et de titane conférera aux produits des couleurs rouge brique et jaunâtre respectivement. (Kornrnmann, 2005).

Enfin des faibles teneurs en alcalins et en sulfates (sels solubles) dans les matériaux argileux réduisent les impacts négatifs lors de la cuisson  et sur les constructions. Il s’agit respectivement du retrait qu’aurait le matériau comme le soutient Ikaya, (2004) et de la diminution de volume ainsi que la création des produits toxiques efflorescents. (Wetshondo, 2012 ; Kornmann, 2005).

En somme, les matériaux argileux en étude présentent des compositions chimiques admissibles dans la fabrication de la brique car la concentration en éléments se trouve dans les limites de tolérance compositionnelle admissibles. Ceci soutenu par la classification de Kornrmann, 2005 qui met en évidence les différentes conséquences de la composition géochimique de l’argile lors des différentes phases de fabrication de la brique.

III. 3. ÉTUDE GEOTECHNIQUE

III.3.1. Analyse granulométrique

Les résultats des analyses granulométriques sont utilisés dans cette partie pour une caractérisation dimensionnelle, tenant compte de trois fractions constitutives des échantillons étudiés. 

Cette caractérisation va sanctionner le type des briques à produire selon la répartition granulométrique dans la matière première.

Les résultats d’analyses obtenus sont repris sans les tableaux 6 à 9.

1. Agile verte

Douze échantillons ont représentés cette lithologie ; les résultats des analyses granulométriques de ces échantillons, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 6.

Tableau 6 : Résultats d’analyse granulométrique du sol vert 

Chantier	Echantillon			Granulométrie
		Sable (%)	Silt (%)	Argile (%)	2-20µm (%)	>20µm (%)
CHOGA	S1/250-440	14,0	49,8	36,2	40,15	23,65
	S2/110-260	16,5	48,0	35,5	38,55	25,95
	S6/100-250	18,4	47,0	34,6	63,94	1,46
KARHUNDU	S7/90-300	38,2	25,7	36,1	19,28	44,62
	S8/250-460	26,9	38,5	34,5	27,3	38,2
	S9/110-280	47,8	24,1	28,1	17,67	54,23
	S10/75-380	48,9	22,9	28,2	18,06	53,74
	S11/140-300	44,1	24,5	31,4	19,66	48,94
	S12/110-170	25,3	41,8	32,9	36,94	30,16
KUMWAMI	S13/170-310	46,2	20,9	32,9	16,06	51,04
	S14/140-260	47,8	20,9	31,3	12,85	55,85
	S16/350-600	41,4	20,9	37,7	14,45	47,85

Le tableau 6 montre que cette argile a été retrouvée seulement dans les forages de Choga,

Karhundu et Kumwami. L’examen de ce tableau, met en évidence l’hétérogénéité granulométrique de cette couche d’argile dans les différents sites. Toutes les fractions conduisant à la classification texturale d’un sol sont donc représentés, notamment la fraction sableuse, la fraction silteuse et argileuse.

Une vue d’ensemble pour les trois sites montre que le domaine de variation  de fraction argileuse ne pas très étendu. Les variations répertoriées pour cette fraction n’excèdent pas 10%  contrairement aux variations des fractions silteuse et sableuses allant  respectivement jusqu’à 30% et 35%.  Ces deux dernières fractions semblent se substituer mutuellement dans différents sites, alors que la fraction argileuse ne varie pas assez. Il est aussi à signaler que cette couche d’argile montre par une analyse globale de sa composition granulométrique qu’elle contient plus de fraction fine (argile et silt) que grossière (sable). 

En effet, la répartition granulométrique  en termes de pourcentage  dans  ces  différents sites n’est pas identique. C’est ainsi que cette argile à Choga est plus silteuse avec des proportions variant autour de 48%, en suite viennent successivement les proportions en argileuse (autour de 35%)  et en fin celle sableuse (autour de 16%). Cependant  pour le cas des sites de Karhundu et de Kumwami, c’est plutôt la composition en  sable qui prédomine par rapport à l’argile et au silt. Cette couche d’argile verte y est donc plus sableuse, la fraction argileuse gardant les mêmes proportions que pour le cas de Choga.

1. Argile brunâtre

Neuf échantillons ont représentés cette lithologie ; les résultats des analyses granulométriques de ces échantillons, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 7.

Tableau 7: Résultats d’analyse granulométrique du sol brunâtre

Chantier	Echantillon			Granulométrie
		Sable (%)	Silt (%)	Argile (%)	2-20µm (%)	>20µm (%)
CHOGA	S1/140-250	15,5	50,5	33,8	32,12	34,08
	S2/40-60	16,4	51,4	32,2	43,27	24,53
	S3/20-50	11,6	49,8	38,6	40,75	20,65
KARHUNDU	S7/20-90	36	26,1	37,9	21,7	40,4
	S9/30-80	44,1	26,1	29,8	16,45	53,75
	S10/30-75	44,6	25,7	29,7	19,27	51,03
	S11/40-140	33,3	30,5	36,1	22,49	41,41
KUMWAMI	S11/300-370	52,6	17,7	29,7	12,85	57,45
	S12/10-110	24,8	51,8	23,4	46,96	29,64

Par l’analyse détaillée du tableau 7, il se fait voir que l’argile brunâtre n’est présente qu’à Choga, Kumwami et à Karhundu mais cependant, elle est plus rencontrée à Karhundu. De manière identique à la composition de l’argile verte dans le site de Choga, la composition en silt prédomine par rapport aux deux autres, de même la plus petite fraction est celle du sable qui ne varie que dans les dizaines des pourcents. 

Dans le site de Karhundu et Kumwami (trous 11), c’est plutôt la fraction sableuse qui est prédominante par rapport aux deux autres fractions, sa moyenne est de 36%. La fraction argileuse ne varie pas assez dans ce  type d’argile. Néanmoins, dans le trou 12 de Karhundu cette argile présente des proportions en sable et en argile équilibrée (24%) et une proportion en silt élevé (51%).

1. Argile brune

Huit échantillons ont représentés cette lithologie ; les résultats des analyses granulométriques de ces échantillons, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 8.

Tableau 8: Résultats d’analyse granulométrique du sol brun

Chantier	Echantillon	Granulométrie
		Sable (%)	Silt (%)	Argile (%)	2-20µm(%)	>20µm(%)
CHOGA	S5/40-190	29,8	40,2	30,0	34,53	35,47
	S6/50-100	25,7	41,4	32,9	32,93	34,17
KARHUNDU	S9/80-110	30	38,3	31,7	20,88	47,42
	S9/280-370	34,6	34,5	30,9	16,06	53,04
KUMWAMI	S13/40-170	34,9	27,3	37,7	22,48	39,82
	S16/50-350	33,7	30,3	36,0	14,41	49,59
KAPAPA	S18/190-330	22,0	45,0	33,0	38,55	28,45
	S18/330-380	67,0	19,3	13,7	14,46	71,84

L’analyse du tableau 8 montre que la couche d’argile brune est présente dans les 4 sites étudiés.

Comme pour le cas de l’argile verte, la composition granulométrique est aussi variée dans les quatre sites, toutes les fractions étant représentées. 

En autre, cette couche contient aussi, à Choga et  à Kapapa plus de silt que du sable et de l’argile. Pour les chantiers de Karhundu et Kumwami, les différentes fractions s’équilibrent avec des pourcentages variant autour de 30%. Une très grande proportion en sable pour cette couche a été trouvée à Kapapa à grande profondeur.  

1. Argile grise

Huit échantillons ont représentés cette lithologie ; les résultats des analyses granulométriques de ces échantillons, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 9.

Tableau 9: Résultats d’analyse granulométrique du sol gris

Chantier	Echantillon	Granulométrie
		Sable (%)	Silt (%)	Argile (%)	2-20µm(%)	>20µ(%)
CHOGA	S1/80-140	28,9	47,7	23,4	37,22	39,38
	S2/60-110	26,0	51,4	22,6	41,75	35,65
	S/260-400	21,2	51,4	27,4	41,76	30,84
	S3/50-140	30,2	48,3	21,5	43,36	35,14
	S4/10-150	31,2	45,7	23,1	38,54	38,36
KARHUNDU	S8/45-130	25,7	51,4	22,9	44,97	32,13
KUMWAMI	S14/15-140	47,8	30,5	21,7	17,66	60,64
	S17/170-300	38,8	38,5	22,7	30,51	46,79

Cette argile a été beaucoup plus interceptée par les forages de Choga, ensuite par ceux de

Kumwami. Un seul forage de Karhundu a mis en évidence cette couche d’argile grise. Cette couche est plus silteuse à Choga et Karhundu  avec des pourcentages  qui varient autour de 51%. Cependant la fraction sableuse est à quelques pourcentages près supérieurs à la fraction argileuse.  Ceci est un peu l’inverse de la répartition granulométrique des argiles vertes, brune, et brunâtre. A Kumwami, on observe plutôt  un enrichissement en sable dans cette couche. Dans tous les sites étudiés la fraction  argileuse varie autour de 23%.

1. Argile noire

Cinq échantillons ont représentés cette lithologie ; les résultats des analyses granulométriques de ces échantillons, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 10.

Tableau 10: Résultats d’analyse granulométrique du sol noir

Chantier	Echantillon			Granulométrie
		Sable (%)	Silt (%)	Argile (%)	2-20µm(%)	>20µ(%)
CHOGA	S5/190-330	30,9	48,2	20,9	40,96	38,14
KARHUNDU	S8/130-250	30,1	43,4	26,5	36,94	36,56
KUMWAMI	S15/30-110	33,3	40,2	26,5	33,72	39,78
	S17/30-170	28,5	45,0	26,5	35,33	38,17
KAPAPA	S18/380-490	36,5	30,5	33,0	24,1	42,9

L’observation du tableau 10 montre que cette couche d’argile noire est présente dans les quatre sites étudiés.  L’examen du tableau montre qu’elle est plus composée de la fraction silteuse que de deux autres avec des variations allant de 40% à 48%. Cette couche est remarquablement plus sableuse à Kapapa avec équilibre de proportion dans la fraction silteuse et argileuse mais dans l’entre temps, c’est à Kapapa que cette couche est plus argileuse (33%) alors qu’ailleurs elle ne varie qu’autour de 25%. 

1. Discussions

La figure 10 montre que les matériaux étudiés sont identifiés comme limono-argileux et limoneux. Ces entités représentent les domaines dans lesquelles la granulométrie est étalée.  

Selon ILO (1986) pour un matériau d’utilité dans la fabrication des briques, il est souhaitable que la granulométrie du matériau en question soit étalée car la terre pour brique doit contenir 10 à 50% de la fraction argileuse, mélangée à un peu de limon et du sable. La granulométrie des matériaux argileux étudiés à Choga, Karhundu, Kumwami et à Kapapa est donc  en étroite compatibilité avec celle des terres argileuses adaptées à la fabrication des briques. Donc ce sont des bons matériaux pour la fabrication des briques.

Figure 10 : Classification granulométrique des sols dans l’abaque triangulaire de Taylor

Le diagramme triangulaire de la figure 11 montre à suffisance que les matériaux étudiés présentent de bonnes potentialités quant à leur utilisation dans les briqueteries.  A  l’état naturel,  donc sans les traiter, il peut servir à la fabrication des briques creuses et des briques à treus  multiples (perforations multiples). 

Figure 11 : Diagramme de classification des sols de Nyangezi  et leurs aptitudes dans la production des briques (Nyakairu G. et al, 2002)

III.3.2. Essais de consistance

Les essais de consistances mettent en évidence la plasticité du sol. Cette dernière est influencée par la granulométrie du matériau et sa nature minéralogique. 

Cinq échantillons prélevés dans les argiles verte, brunâtre, grise, l’argile verte, et brune ont été soumis aux essais de détermination des limites de consistance. Les résultats sont présentés dans le Tableau 11

Tableau 11: Résultats d’essais de consistance des sols de Nyangezi

Lithologie	Limite de liquidité (WL) en %	Limite de plasticité (WP) en %	Indice de plasticité (Ip) en %
Argile brune	46,3	21,7	24,6
Argile noire	62,9	25,7	37,2
Agrile verte	47,1	23,0	24,1
Argile brunâtre	69,4	29,7	39,8
Argile grise	32,0	15,4	16,6

Ces résultats montrent que les matériaux argileux  brun, noire, verte, brunâtre  et grise peuvent contenir respectivement 46, 63, 47, 69 et 32% d’eau sans couler sous  leur propre poids. En outre, ils ne peuvent pas se déformer de manière plastique quand la teneur en eau est inférieure à 21, 26, 23, 30 et 15% respectivement pour l’argile brune, noire, verte, brunâtre et grise.  L’argile grise est la moins plastique alors que l’argile brunâtre l’est plus.

La classification de la figure 12  montre que les sols noirs et  les sols brunâtres sont des argiles inorganiques très plastiques. Cependant  les sols verts, bruns et gris sont quant à eux des argiles inorganiques moyennement plastiques.  

Plus une argile est plastique, plus elle nécessite d’eau pour former une pâte de consistance dite normale (c’est-à-dire ne collant pas aux doigts et pouvant supporter des corps inertes ou dégraissants tout  en conservant une aptitude au façonnage appréciable et une résistance mécanique suffisante pour assurer la fabrication). La limite de plasticité permet ainsi d’approximer la quantité d’eau nécessaire pour la préparation de la pâte dans le but d’avoir une constance plastique (El Ouahabi, 2013, Faycal, 2013, Krause, 1977, Aliprandi, 1979), ainsi nous pouvons en ressortir que c’est l’argile grise qui nécessite une petite quantité d’eau pour son façonnage. 

Les résultats montrent  aussi qu’il est nécessaire d’envisager des ajouts des corps inerte, comme sable quartzeux, dans les matériaux argileux noire et brunâtre qui sont très plastiques, pour améliorer leur aptitude au séchage. Les matériaux d’ajout peuvent être prélevés dans le profil du chantier de Kapapa où on a rencontré une couche de sable quartzeux de 1m d’épaisseur.

Figure 12 : Diagramme de plasticité de Casagrande

III.4. ESSAIS TECHNOLOGIQUES SUR LES BRIQUETTES

Ces essais ont été effectués sur des briquettes confectionnées à partir des échantillons des sols récoltés sur terrain et ont consisté en la détermination: du retrait linéaire total (séchage et cuisson), de la perte en poids après cuisson (perte au feu) et du taux d’absorption en eau de la briquette. Les résultats ont été classés suivant les faciès d’argiles et les chantiers. a. Argile verte

Les résultats des essais technologiques des douze échantillons représentant cette lithologie, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau12

Tableau 12 : Résultant des essais technologiques effectués sur les briquettes confectionnées à partir de l’argile verte provenant de divers chantiers de la région de Nyangezi.

Chantier	Echantillon	Retrait linéaire (%)	Perte après (%)	en poids cuisson	Absorption eau  (%)	en
CHOGA	S1/250-440	6,8	8,1		21,98
	S2/110-260	6,6	8,8		24,39
	S6/100-250	6,0	7,6		25,43
KARHUNDU	S7/90-300	7,8	6,8		20,60
	S8/250-460	7,2	6,6		21,06
	S9/110-280	5,2	5,7		17,89
	S10/75-380	4,9	5,4		18,99
	S11/140-300	6,0	5,4		18,45
	S12/110-170	6,8	8,3		24,85
KUMWAMI	S13/170-310	6,8	9,9		34,12
	S14/140-260	7,87	4,9		16,20
	S16/350-600	6,3	7,8		21,04

De ce tableau 12, on remarque que le taux du retrait total pour cette lithologie varie de 5 à 8% soit une étendue de variation de 3% avec un retrait moyen de 6,5%. Pour les chantiers de Choga et Kumwami il n’y a pas de variations significatives de valeurs du retrait tandis que le chantier de Karhundu présente une variation plus ou moins prononcé que les deux premiers.

La perte au feu, quant à elle, varie entre 5 et 10% soit une étendue de variation de 5 pour une moyenne de 7%. Ici la fluctuation des valeurs n’est moins prononcée que pour le chantier Choga.

Concernant l’absorption en eau, on constate qu’elle varie au tour de 20% avec une étendue de variation allant de 16 à 25% excepté l’échantillon S13/170-310 qui présente un pic de 34%. On peut aussi noter que les chantiers Choga et Karhundu présente une variance faible et modérée par rapport au chantier Kumwami.

1. Argile brunâtre.

Les résultats des essais technologiques des neuf échantillons représentant cette lithologie, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 13.

Tableau 13 : Résultant des essais technologiques effectués sur les briquettes confectionnées à partir de l’argile brunâtre provenant de divers chantiers.

Chantier	Echantillon	Retrait linéaire (%)	Perte (%)	au	feu	Absorption  en eau (%)
CHAOGA	S1/140-250	8,6	6,7			21,60
	S2/40-60	8,2	8,2			25,54
	S3/20-50	9,2	9,9			29,83
KARHUNDU	S7/20-90	8,1	5,7			20,28
	S9/30-80	6,3	5,1			18,17
	S10/30-75	6,4	5,5			19,14
	S11/40-140	8,1	6,1			18,76
	S11/300-370	6,1	5,4			18,40
	S12/10-110	6,6	7,7			25,92

Les résultats repris dans ce tableau 12 montrent que cette lithologie, qui n’est représentée que dans les chantiers Choga et Karhundu, possède un retrait linéaire total moyen de 7,5% avec une étendue de variation de 3 ; mais cependant, sur cette étendue de variation, les valeurs varient en se concentrant au tour de la valeur maximale et autour de la valeur minimale. On peut noter que pour cette lithologie, le chantier Choga possède un retrait linéaire total supérieur à celui de Karhundu.

La perte au feu pour cette couche, varie entre 5 et 10% avec des fortes valeurs beaucoup plus prononcées pour Choga que pour Karhundu. La valeur moyenne étant de 6,7%.

L’absorption, quant à elle, varie entre 18,17 et 29,83% avec de grandes valeurs beaucoup plus prononcées à Choga qu’à Karhundu.

1. Argile grise.

Les résultats des essais technologiques des huit échantillons représentant cette lithologie, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 14.

Tableau 14 : Résultats des essais technologiques effectués sur les briquettes confectionnées à partir de l’argile grise provenant de divers chantiers.

Chantier	Echantillon	Retrait linéaire (%)	Perte (%)	au	feu	Absorption d’eau (%)
CHOGA	S1/80-140	6,6	8,4			25,80
	S2/60-110	5,2	7,6			22,63
	S2/260-400	5,9	14,5			36,54
	S3/50-140	5,3	15,4			36,96
	S4/10-150	6,3	13,6			35,93
KARHUNDU	S8/45-130	5,7	7,2			21,61
KUMWAMI	S14/15-140	4,6	5,1			18,02
	S17/170-300	5,5	5,7			16,37

Ce tableau 14, nous renseigne que pour cette lithologie le retrait linéaire total varie entre 4,6 et 6,6% soit une étendue de variation de 2% avec une moyenne de 5,6% et des valeurs réparties de façon plus au moins identique sur les trois chantiers représentés.

La perte au feu varie de 5 à 15,5% ; mais cependant il sied de signaler que les valeurs sont plus importantes pour Choga que pour les autres chantiers. On constate des valeurs variant entre 7,6 et 15,4% avec une valeur  moyenne de 12% pour le chantier Choga mais pour les chantiers Karhundu et Kumwami ces valeurs varient entre 4,6 et 5,7% pour une moyenne de 5,2%. On remarque cependant une différence de 6,5% entre ces deux moyennes

Pour cette couche l’absorption d’eau varie entre 16 et 37%. Comme pour la perte au feu, les valeurs du taux d’absorption sont plus grandes pour le chantier Choga que pour les autres chantiers représentés, ainsi nous pouvons noter une moyenne de 31,5% pour Choga alors que

Karhundu et Kumwami n’affichent qu’une moyenne de 18,6% soit une différence de 13% entre les deux moyennes.

1. Argile noire

Les résultats des essais technologiques des cinq échantillons représentant cette lithologie, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 15.

Tableau 15 : Résultant des essais technologiques effectués sur les briquettes confectionnées à partir de l’argile noire provenant de divers chantiers.

Chantier	Echantillon	Retrait linéaire (%)	Perte (%)	au	feu	Absorption d’eau (%)
CHOGA	S5/190-330	7,8	15,0			35,97
KARHUNDU	S8/130-250	7,5	13,4			36,49
KUMWAMI	S15/30-110	8,0	15,1			28,62
	S17/30-170	6,7	11,7			25,29
KAPAPA	S18/380-490	8,9	11,4			28,14

Les résultats du tableau 15 montrent que  cette lithologie est représentée sur tous les chantiers et que les valeurs du taux de retrait total sont reparties dans une bonne proportion quel que soit le chantier. Ces valeurs varient entre 6,7 et 8,9% avec une valeur moyenne de 7,7%.

La perte au feu varie entre 11,4 et 15,1% avec des valeurs bien reparties au tour d’une valeur moyenne de 13,3%.

Le taux d’absorption d’eau pour cette couche varie entre 25,3 et 36,5% avec une valeur moyenne de 31%. Cependant il faut signaler que ce taux possède des grandes valeurs à Choga et à Karhundu que dans les trois autres chantiers.

1. Argile brune

Les résultats des essais technologiques des huit échantillons représentant cette lithologie, classés en fonction des sites, sont repris dans le tableau 16.

Tableau 16 : Résultant des essais technologiques effectués sur les briquettes confectionnées à partir de l’argile brune provenant de divers chantiers.

Chantier	Echantillon	Retrait linéaire	Perte au feu	Absorption
CHOGA	S5/40-190	5,7	8,5	25,55
	S6/50-100	7,8	7,5	24,72
KARHUNDU	S9/80-110	7,4	7,0	20,7
	S9/280-370	6,3	5,8	19,43
KUMWAMI	S13/40-170	6,8	7,2	23,62
	S16/50-350	6,7	8,5	22,25
KAPAPA	S18/190-330	7,4	7,1	21,40
	S18/330-380	2,3	5,2	21,01

Les résultats du tableau  16 montrent qu’appart l’échantillon S18/330-380 qui possède un retrait plus faible, cette lithologie présente un taux de retrait total qui varie entre 5,7 et 7,8% avec une moyenne de 6,8% et une bonne répartition des valeurs au tour de cette moyenne. 

La perte au pour cette couche varie entre 5,2 et 8,5% avec des valeurs bien réparties au tour d’une valeur moyenne de 7,1%.

Le taux d’absorption d’eau varie entre 19,4 et 25,6% soit une étendue de variation de 6,1% mais avec des valeurs bien réparties au tour de la moyenne qui est de 22,3%.

1. Discussions

Les résultats des essais technologiques ont été traités sous forme d’histogramme. Les résultats de traitement sont repris sur les figures 14 (retrait linéaires); 12 (perte au feu) et  13 (absorption en eau).

La perte au feu concerne l’eau moléculaire, l’oxydation du fer, la décomposition des carbonates, de matière organique  et des sulfates. (El Yakoubi ; 2006). Dans les matériaux argileux en étude, la perte  au feu  serait due à la présence de la matière organique à son sein et de l’eau moléculaire. 

Il se fait voir que pour le cas de l’argile noire et grise, cette perte au feu est importante, ceci pourrait être expliqué par la matière organique qui s’y trouve en  des proportions importantes par rapport aux autres faciès. Dans divers chantiers une couche de tourbe a été trouvée au voisinage de ces types d’argiles. Ces deux types d’argiles nécessitent des adjuvants ne comportant pas de matière organique pour réduire cette perte en poids mais aussi l’émission du CO₂ lors de la cuisson, ceci  dans le but de diluer cette concentration en matière organique tel que le propose (Aashto, 1982).

Selon cet auteur toujours, la perte en poids normale pour une brique doit être inférieure à 15%. Ainsi, tous les échantillons analysés présentent des caractéristiques appréciables pour leur utilisation dans la fabrication des briques exceptions faite seulement pour l’échantillon d’argile grise de Kapapa (S3/50-140) et d’argile noire de Kumwami (S15/30-110) (confer figure 13)  qui nécessitent un léger traitement car le meilleur des cas c’est d’avoir une  perte au feu de plus en plus faible.

Figure 13: Perte au feu des briquettes de Nyangezi

L’absorption en eau est un important facteur qui  affecte la durabilité  car  la grande quantité d’eau infiltrée à travers la porosité ouverte à l’atmosphère, pour la brique, altère sa résistance. Elle est donc fonction de la porosité  persistant dans la brique après la cuisson et est mesurée pour mettre en évidence l’extension de la densification de la brique. (Demir et Orhan, 2003). 

Le travail de Milheiro et al, 2005 soutient que les proportions acceptables  du taux d’absorption en eau doivent être inférieures à 25% pour une brique cuite. On remarque donc que les types de sols  étudiés présentent des caractéristiques fiables pour la fabrication des briques exceptés l’argile noire sur toute l’étendue du secteur d’étude mais aussi de l’argile grise du site de Choga qui ont des taux d’absorption en eau supérieur à 25% (confer figure 14).

Cette absorption en eau est à relier ici avec la perte en poids du fait que lors de la cuisson il y a création dans la brique d’une porosité par décomposition de la matière organique. Le procédé de traitement possible pour ces deux types d’argile est l’ajout, dans la matière première,  des matériaux ne contenant pas de la matière organique (Aashto, 1982). 

Melo et al. (2001) montrent aussi que  le taux d’absorption pour une brique ne doit pas être très faible pour permettre l’adhérence de la brique au mortier de ciment. Ainsi donc, les briques produites présenteront des bonnes applications dans la construction.

Fig.14 : Taux d’absorption en eau  des briquettes de Nyangezi après cuisson.

Le retrait linéaire total inclus le retrait au séchage et à la cuisson. Le retrait au séchage est dû à l’élimination de l’eau d’humidité ou gâchage qui a été constituée pendant la fabrication des briquettes tandis que le retrait à la cuisson est dû à la disparition progressive de la porosité par le processus de vitrification. Ce retrait dépend de la minéralogie et de la distribution granulométrique du matériau argileux, deux facteurs qui influencent la plasticité de l’argile (El Yakoubi, 2006).

Le retrait important enregistré sur les briquettes fabriquées avec l’argile noire et brunâtre

(confer figure 15) est lié à leur grande plasticité comme l’a montré les essais de consistance.

Ceci est confirmé par les études de classification des argiles selon leur potentiels au gonflement

(en fonction de l’indice de plasticité et la limite de liquidité) de Snethen et al  in Harrat (2007) qui classent les argiles noire et brunâtre dans la catégorie des sols ayant un potentiel au gonflement très élevé alors que les trois autres (argile verte, grise et brune) ont un potentiel au gonflement  faible.

En se basant sur les résultats d’analyse granulométrique qui  montrent  que la fraction argileuse est présente dans les matériaux argileux qui ne varient pas assez dans les différents échantillons, la  différence des retraits des différentes briquettes est alors à relier avec la composition minéralogique. Ainsi, l’argile brunâtre et noire pourrait contenir des minéraux argileux gonflants comme la smectite en proportion non négligeable par rapport aux autres faciès.

Selon BIA, 2006, pour les briques, le retrait admissible doit être inférieur à 8%, ainsi, tous les matériaux argileux étudiés sont compatibles  à leur utilisation dans les briqueteries. Néanmoins, si l’on veut réduire de plus en plus  ce retrait l’ajout des dégraissants inertes (sable quartzeux) est envisageable (El yakoubi, 2006) surtout pour les faciès noir de Kapapa et brunâtres de Choga.

Fig15 : histogramme montrant le retrait linéaire total  des briquettes après cuisson CONCLUSION ET PERSPECTIVES