Petrographie des tufs volcaniques

Depuis l’Antiquité, les mélanges de pouzzolanes, de chaux et d’eau, qui ont la propriété de durcir, ont fourni des liants d’ouvrages architecturaux. En effet, les égyptiens et les romains utilisaient ces liants pouzzolaniques pour la construction des pyramides, monuments, palais, salles de spectacles, etc. Certaines de ces constructions tiennent toujours même si quelques uns de leurs compartiments se sont effondrés.

Les pouzzolanes les plus connues sont celles de Pozzuoli situées prés de Naples en Italie. Avec l’introduction du ciment Portland au début du 19e , l’utilisation des pouzzolanes dans la construction fut abandonné à cause de la prise lente des liants pouzzolaniques. Cependant, à la fin du 20eme siécle, de nouvelles contraintes (rareté et cherté des matériaux habituellement utilisés) dans les bâtiments et la construction routière ont relancés les études et l’utilisation complémentaire de ces pouzzolanes. Ainsi, elles sont employées comme ajout dans l’industrie cimentière, permettant de produire des ciments de très bonne qualité et à faible coût. L’utilisation de ces liants pouzzolaniques dans le secteur du bâtiment pourrait contribuer à la réduction du coût de la construction et permettre l’accès à l’habitat aux les populations démunies.

La résolution 44/237 des Nations Unies proclamée le 22 décembre 1989 encourage l’utilisation des matériaux locaux pour répondre à une nécessité impérieuse de trouver une solution au logement des millions de personnes à travers le monde. Au Sénégal, les matériaux de construction les plus utilisés sont les parpaings constitués essentiellement de ciment et de sable de mer. Actuellement, ces deux types de matériaux coûtent très chers et leurs prix augmentent progressivement au fil des années. Par conséquent, le coût de la construction devient de plus en plus élevé empêchant ainsi des millions de personnes à accéder à l’habitat surtout quand la majorité de la population vit au dessus du seuil de la pauvreté. Actuellement, la tonne de ciment se vend entre 65.000 et 70.000 f CFA, le salaire minimum garanti (SMIG). Cette cherté du ciment s’explique par le fait que l’énergie utilisée pour la combustion coûte de plus en plus cher d’une part et le coût élevé de l’extraction des matériaux entrant dans la fabrication du clinker d’autre part. En plus, le sable de mer coûte aussi très cher et manque parfois sur le marché. Son extraction est actuellement très réglementée. L’installation des industries cimentières à Dakar et à Mbour fait que le prix de vente du ciment devient très élevé au niveau des régions enclavées telles Tambacounda, Matam, Kolda et Ziguinchor. Le coût élevé du transport vers ces régions est à l’origine de la cherté du ciment contrairement à Dakar et Mbour. Ainsi, le sac de ciment qui se vend à 3.500f CFA à Dakar coûte environ 4.500f CFA à Tambacounda. Donc, le coût de la construction augmente progressivement de Dakar vers l’intérieur du pays où la majorité de la population sont des paysans et des éleveurs. Ne pouvant pas accéder à ces matériaux, ces populations sont obligées d’utiliser des briques d’argile crues ou mal cuites pour la construction de leurs maisons. Les fortes pluies enregistrées dans ces régions font que ces bâtiments ne résistent pas bien face aux intempéries comme ce fut le cas à Matam en janvier 2001.

Les blocs de terre à base de latérite ou d’argile stabilisés au ciment ou à la chaux sont rarement utilisés dans la construction des bâtiments malgré la faiblesse de leur coût de production. Les briques de terres cuites à base d’argile coûtent très chères et ne sont utilisées que par les nantis pour la construction de restaurants dans les sites touristiques et l’embellisment des façades et intérieur des maisons. Actuellement, ces briques cuites sont très utilisées dans les stations balnéaires du Sénégal (Yenne, Toubab Dialao, Saly, Cap Skiring, etc..). Il est primordial de faire un inventaire des différents types de matériaux pouvant être utilisés pour la construction de logements plus adaptés au niveau des régions reculées du Sénégal. Ce qui permettra à la population d’accéder plus facilement à l’habitat et à moindre coût. C’est ainsi que dans la région de Tambacounda et le département de Kédougou, les importants gisements de tufs volcaniques pourront être utilisé comme matériaux de construction. Les populations du village de Mako où se localisent ces gisements utilisent ces tufs comme enduits pour leurs cases. La route nationale N° 7 traverse le gisement et le divise en deux parties. Donc, l’accès du gisement est très facile. Les réserves en tufs volcaniques de ces gisements sont estimées à plusieurs milliers de mètres cubes. L’extraction est  également très facile car ce sont des roches tendres et très friables. Les tufs volcaniques à faible coût d’extraction pourraient être utilisés comme matériaux de construction par les populations du département de Kédougou en particulier et de la région de Tambacounda en générale. Auparavant, il faudra procéder à une caractérisation exhaustive de ces tufs.

Petrographie des tufs volcaniques

Genèse et morphologie des tufs volcaniques

Les tufs volcaniques proviennent d’une accumulation de projections volcaniques en fragments millimétriques à parfois centimétriques pouvant contenir des blocs ou des cendres et consolidées sous l’action de l’eau. Ces tufs, en niveaux souvent bien stratifiés, peuvent montrer un granoclassement vertical et horizontal : base des bancs plus grossières que le sommet (celui-ci étant plus riche en cendres), tufs devenant de plus en plus fins lorsqu’on s’éloigne du cratère. Ils alternent avec des niveaux à blocs et des lits de cendres. Dans certains endroits, les tufs sont affectés par une schistosité de direction N160° et se présentent sous forme de feuillets empilés. Cette schistosité a tendance à contourner les éléments bréchiques étirés et durs. Leur couleur sur le terrain varie du rouge orange au gris.

Les tufs de Bafoundou sont plus tendres et moins riches en silice que ceux de Mako .

Description pétrographique des tufs volcaniques 

On distingue les tufs volcaniques acides et les cinérites.

Les tufs volcaniques acides

Ils présentent une texture vitroblastique par suite d’un refroidissement rapide des projections volcaniques. Ils sont constitués de débris de minéraux peu abondants (quartz et épidote), de fragments lithiques et d’échardes vitreuses emballées dans une matrice fine. Le quartz se présente sous la forme de cristaux subarrondie et parfois esquilleuse de taille millimétrique. L’épidote se présente sous forme de cristaux mais de taille plurimillimétrique. Il est généralement associé à des minéraux opaques et se substitue à d’anciens minéraux ferromagnésiens automorphes. Les fragments lithiques occupant plus de la moitié du volume des tufs, sont représentés par des lithoclastes, de nature, de forme et de dimensions variables. Ils sont soit allongés, arrondis ou esquilleux et sont d’origines magmatiques ou sédimentaires. Les lithoclastes d’origine volcaniques présentent une texture microlitique ou microgrenue généralement oblitérée par d’abondantes paillettes de séricites néoformées. Par contre, les éléments de nature sédimentaires très peu abondants sont représentés par des pélites. Les ponces, en fragments inframillimétriques, sont allongées et parfois esquilleux sans aucune orientation. Cependant, dans les tufs schistosés, ces ponces dessinent une orientation nette en réponse à l’aplatissement de la roche. Les échardes vitreuses de formes variables présentent des allures excentriques. La matrice, peu abondante, est finement recristallisée (Ndiaye, 2000).

Les cinérites

Ils sont représentés par des tufs volcaniques soudés ou basiques. Elles présentent une texture granoblastique fine et sont constitués par les éléments suivants :
– le quartz très abondant est de taille très fine et de forme anguleuse ;
– les lithoclastes de taille inframillimétrique et très peu abondants, sont associés à des minéraux opaques. Dans les faciès grossiers, ils présentent une texture grenue riche en paillette de séricite et possèdent une forme anguleuse ou allongée et sont d’origine magmatique.

Le ciment, très fin, est en voie de silicification. Il renferme de fines traînées de minéraux opaques (Ndiaye, 2000).

Utilisation géotechnique des tufs volcaniques

Les tufs peuvent être utilisés comme addition active au ciment et à la chaux aérienne. Leur haute qualité décorative et leur résistance au gel permettent de les utiliser comme matériau de revêtement des façades. En construction routière, les liants tufs volcaniques-chaux sont souvent utilisés pour les soubassements de routes et de remblais. Dans le secteur du bâtiment, l’association d’ajouts pouzzolaniques permet d’améliorer par exemple la résistance aux agents atmosphériques et la durabilité. Ils peuvent être utilisés comme composants des certains articles pour isolation thermique, protection contre le bruit ou le feu (Komar, 1976).

Table des matières

Chapitre 1: INTRODUCTION
1.1. Introduction générale
1.2. Problématique de l’étude
Chapitre 2: LES PYROCLASTITES
2.1. Synthése géologique sur les pyroclastites
2.1.1. Notion de magma
2.1.2. Les pyroclastites
2.1.3. Classification des pyroclastites
2.1.3.1. Critère génétique
2.1.3.2. Critère chimique
2.1.3.3. Critères lithologiques
2.2. Cadre physique
2.2.1. Cadre géographique
2.2.1.1. Situation géographique de la zone d’étude
2.2.1.2. Climat, végétation et réseau hydrographique
2.2.2. Cadre géologique
2.2.2.1. La boutonnière de Kédougou–Kéniéba
2.2.2.2. Géologie du secteur d’étude
2.3. Petrographie des tufs volcaniques
2.3.1. Genèse et morphologie des tufs volcaniques
2.3.2. Description pétrographique des tufs volcaniques
2.3.2.1. Les tufs volcaniques acides
2.3.2.2. Les cinérites
2.4. Utilisation geotechnique des tufs volcaniques
2.5. Conclusion
Chapitre 3: TERRE STABILISEE
3.1. Définition de la terre stabilisée
3.2. La stabilisation au ciment et à la chaux
3.2.1. Définition des BTC
3.2.2. Description
3.2.3. Classification selon utilisation
3.2.4. Classification selon domaine d`emploi
3.2.4.1. Sollicitations environnementales
3.2.4.2. Sollicitations mecaniques
3.2.5. Caractéristiques mécaniques, hydriques et physiques
3.2.6. Malaxage et moulage
3.2.7. Cure de séchage
3.3. Les blocs de terre stabilisés à chaud ou la stabilisation par cuisson
3.3.1. Définition des briques cuites
3.3.2. Description
3.3.3. malaxage, moulage et production
3.4. Essais sur briquettes cylindriques
3.4.1. Optimisation des paramètres de formulation
3.5. Conclusion
CHAPITRE 4: LA REACTION POUZZOLANIQUE
4.1. Les propriétés pouzzolaniques
4.2. Le cycle de la chaux
4.2.1. Définition de la chaux
4.2.2. Caractéristiques physico – chimiques de la chaux vive
4.2.3. Réaction entre la chaux et les pouzzolanes
4.2.4. Les avantages de la chaux vive par rapport à la chaux éteinte
4.3. Choix de la chaux
4.4. La réaction pouzzolanique
4.5. Les additions pouzzolaniques
4.6. Le phosphogypse
4.7. Conclusion
Chapitre 5: METHODES D’ETUDE DES TUFS VOLCANIQUES
5.1. Introduction
5.2. Essais d’identification des tufs volcaniques
5.2.1 La granulométrie
5.2.1.1. Le tamisage
5.2.1.2. Granulométrie des éléments fins par sédimentométrie
5.2.1.3. La granulométrie des éléments fins par laser
5.2.2. Détermination de la teneur en eau
5.2.3. Détermination des limites d’Atterberg
5.2.3.1. La limite de liquidité (Ll)
5.2.3.2. La limite de plasticité (Lp)
5.2.3.3. Indice de plasticité
5.2.4. Essais d’identification chimiques et minéralogiques
5.2.4.1. Essais chimiques
5.2.4.2. Diffractométrie aux rayons X
5.2.4.2.1. Principe d’analyse
5.2.4.2.2. Préparation de l’échantillon
5.2.4.3. Analyse thermique differentielle (ATD)
5.2.5. Caractérisation physique des tufs volcaniques
5.2.5.1. L’essai Proctor
5.2.5.2. Détermination de la masse volumique et du poids apparent
5.2.5.3. Surface spécifique Blaine (SSB)
5.2.5.4. Conductibilité thermique
5.2.5.5 La porosité ou absorption d’eau
5.3. Potentiel de Chaux Combine
5.4. Activation chimique
5.5. Méthodes de stabilisation avec de la chaux vive
5.5.1. Principe des formulations
5.5..2. Broyage
5.5.3. Malaxage
5.5.4. Moulage
5.5.5. Cure de séchage
5.5.6. Ecrasement des éprouvettes
5.5.7. Etude texturale
5.5.8. Porosité
5.5.9. Capillarité
5.6. Méthode de stabilisation par cuisson
5.7. Conclusion
Chapitre 6: LES RESULTATS DES DIFFERENTS ESSAIS
6.1. Introduction
6.2. Résultats des essais d’identification géotechniques
6.2.1. La granulométrie au laser
6.2.2. La teneur en eau et les limites d’Atterberg
6.3. Résultats des analyses chimiques et minéralogiques
6.3.1. Composition chimique des tufs volcaniques
6.3.2. Etude des tufs volcaniques en lame mince
6.3.3. Identification minéralogique des tufs volcaniques par diffractometrie des RX
6.3.4. Analyse Thermique Differentielle (ATD)
6.3.5. Potentiel de Chaux Combiné (PCC)
6.4. Résultats des essais physiques
6.4.1. Proctor
6.4.2. Masse volumique, poids apparent et surface spécifique des tufs
6.4.3. Conductibilité thermique et porosité des tufs volcaniques
6.4.4. Porosité et capillarité des BTC stabilisés à la chaux vive
6.5. Choix de la chaux
6.5.1. Caractéristiques physico – chimiques de la chaux vive
6.5.2. Caractéristiques physico – chimiques du phosphogypse
6.6. Les résultats des essais de compression simple
6.6.1 Resultats des essais sur briquettes
6.6.2. Cure de séchage à l’air ambiant
6.6.3. Cure de séchage à l’étuve
6.6.3.1. A la température de 110°C
6.6.3.2. A la température de 60°C
6.6.4. Cure de séchage sous un film plastique
6.6.5. Etude texturale
6.7. Les résultats des essais sur les éprouvettes cuites
6.7.1. Retrait tota
6.7.2. Résistance à la compression sèche
6.8. Conclusion
Chapitre 7: INTERPRETATION DES RESULTATS
Chapitre 8: Conclusion générale

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