Matériaux argileux de l’Ombella M’Poko (Centrafrique) : Caractérisation et étude des propriétés physiques, mécaniques et microstructurales des produits de cuisson

Abstract

Le travail décrit dans ce mémoire constitue une contribution à la valorisation des deux grands sites d’argiles de la Région de l’Ombélla M’Poko à savoir ceux de Bimbo (BIM) et de l’ASECNA (ASEC). La caractérisation et l’étude de l’aptitude de ces matériaux argileux et d’un mélange matériau argileux-dolomite pour la fabrication des produits de terre cuite a constitué l’objectif de ce travail. Pour cela, quatre échantillons argileux représentatifs des deux sites dénommés ASEC-1 – ASEC-2 – BIM-1 et BIM-2 ont fait l’objet des travaux. Les caractéristiques physico-chimiques et minéralogiques ont été préalablement déterminées par recoupement des résultats issus des différentes techniques de caractérisation. Ces quatre échantillons présentent une composition minéralogique qualitative similaire à savoir la kaolinite, l’illite, le quartz et la goethite. Cette composition minéralogique associée aux propriétés d’usage des produits frittés ont montré que le matériau BIM-1, riche en espèces argileuses, possède des caractéristiques satisfaisantes pour la production des produits de terre cuite (briques, tuiles,…). Les matériaux ASEC-1 et ASEC-2 se prêtent mieux à la production des briques cuites. L’échantillon BIM-2, riche en quartz peut servir de dégraissant dans certaines compositions des pâtes céramiques ou nécessite un apport en fondant pouvant faciliter la cohésion des particules. L’étude de l’influence de certains facteurs (taux en dolomite, température, vitesse de chauffe) intervenant dans le processus du traitement thermique d’un mélange (BIM-1)-dolomite sur les propriétés technologiques des produits de cuisson a été effectuée en tenant compte à la fois de leurs effets propres et de leurs interactions. Il ressort de cette étude que pour obtenir des produits de terre cuite présentant des propriétés physiques et mécaniques satisfaisantes, il faut un faible taux en dolomite (5 – 10 %), une température élevée (1100 – 1150 °C) et une vitesse de chauffe lente (< 10 °C/min). Enfin, un regard a également été porté sur l’influence des caractéristiques chimiques et minéralogiques du mélange précédent sur les transformations de phases au cours du traitement thermique. Il ressort que les transformations de phases au cours du traitement thermique sont fortement influencées par la composition initiale des matériaux. Dans notre cas, la présence de l’illite et de quantité importante d’impuretés (oxyde de fer) a généré au cours du chauffage une quantité importante de phase visqueuse qui est préférentiellement favorable à la formation de la mullite et de la cristobalite au détriment de certaines phases minéralogiques (gehlenite, anorthite, spinelle,…). L’abondance de la phase liquide associée à l’hétérogénéité du milieu contribuent à la baisse de la résistance mécanique des produits de cuisson lorsqu’on élève la température (T > 1150 °C).