Caracterisation physico chimique par études Granulometriques, Geochimiques et Mineralogiques (Granulometrie Laser, Xrf, Xrd) de sols de la Ville de Mbanza-Ngungu pour leur utilisation dans un écomateriau composite

Auteurs

  • Bienvenu Doudou Ngesevua Lukuama Institut Supérieur Pédagogique de Mbanza-Ngungu, Kongo Central, République Démocratique du Congo Auteur
  • Gracien Bakambo Ekoko Département de Chimie et Industries, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Kinshasa, Kinshasa, République Démocratique du Congo Auteur
  • Blaise Mavinga Mbala Département de Chimie et Industries, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Kinshasa, Kinshasa, République Démocratique du Congo Auteur
  • Ruben Kasongo Koy Département de Chimie et Industries, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Kinshasa, Kinshasa, République Démocratique du Congo Auteur
  • Anatole Kifuani kia Mayeko Département de Chimie et Industries, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Kinshasa, Kinshasa, République Démocratique du Congo Auteur
  • Junior Kanimba Kabongo Centre de recherche en sciences appliquées et technologiques de Kinshasa, République démocratique du Congo 6Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris, France Auteur
  • Jean-Aimé Lokebo Mbanga Département de Chimie et Industries, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Kinshasa, Kinshasa, République Démocratique du Congo Auteur
  • Daniel Nzau Samba Institut Supérieur Pédagogique de Matadi, Kongo Central, République Démocratique du Congo Auteur
  • Jean-Godard Mutala Disansukidi Institut Supérieur Pédagogique de Mbanza-Ngungu, Kongo Central, République Démocratique du Congo Auteur
  • Elie Biayi Mweze Département de Chimie et Industries, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Kinshasa, Kinshasa, République Démocratique du Congo Auteur
  • Fiston Muela Kwetukudila Institut Supérieur Pédagogique de Songololo, Kongo Central, République Démocratique du Congo Auteur
  • Jean Thomas Vie Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris, France Auteur
  • Xavier Gallet Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris, France Auteur

Mots-clés :

Sols bruts, Terre crue, Ecomatériau composite, Adobes fibrés, XRF, XRD, Caractérisation physico-chimique, mineralogique

Résumé

Face aux enjeux du changement climatique et à l’urbanisation rapide en RDC, la construction en sols bruts (terre crue) renforcés des fibres végétales apparaît comme une solution écologique durable, réduisant consommation énergétique, déforestation et émissions de CO₂. Les sols T1, T6 et T7 (% d’argiles et de limons jusqu’à 24 % et 72 %) garantiraient plasticité et cohésion favorables à l’adhésion des fibres et à la limitation des fissures tandis que T4, T5 et T8 contenant jusqu’à 57 % de sable moyen et grossier assureraient une meilleure résistance mécanique et stabilité dimensionnelle. Les résultats de la XRF identifient deux axes expliquant 69,3 % de la variance. Le premier opposant la silice dominante (jusqu’à 84,6 % à T1) aux oxydes d’aluminium et de fer, et un second distinguant la variabilité des minéraux potassiques (K₂O) et ferrique (Fe₂O₃). Les résultats de la XRD révèlent quant à eux la présence des minéraux qui influenceraient directement plasticité, élasticité, résistance et durabilité tels que la kaolinite (jusqu’à 56,7 % à T5), l’illite (12,97 % à T7), le quartz (47,9 % à T1), les feldspaths, l’hématite et la goethite. Ces résultats combinés à ceux de la classification des sols selon normes USCS, AASHTO, EN ISO 14688 et WRB montrent que T3, T4, T5 et T7 classés en CL (argiles limoneuses), riches en kaolinite et illite peuvent être recommandés pour des besoins de cohésion et limitation des fissures tandis que T1 de type ML (limon sableux ou SC, sable argileux) ou aussi quartzitique nécessite un renfort fibreux pour compenser sa faible plasticité. Cette étude integrant de manière combinée les approches granulométriques, minéralogiques et géochimiques avec des analyses statistiques (ACP et correlations de Pearson) et dont les perspectives incluent la formulation et validation mécanique expérimentale constitue une base scientifique solide pour le développement d’écomatériaux biosourcés locaux, durables, performants et respectueux de l’environnement.

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Références

Abdi, H., et Williams, L. J. (2010). Principal component analysis. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 2(4), 433–459. https://doi.org/10.1002/wics.101

Abdi, H., et Williams, L. J. (2010). Principal component analysis. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 2(4), 433–459. https://doi.org/10.1002/wics.101

Alene, T. E., Mohammed, T. A., et Gualu, A. G. (2022). Use of sisal fiber and cement to improve load bearing capacity of mud blocks. Materials Today Communications, 33, 104557. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.104557

Alhassnawi, N., Azmi, M., Fattah, M. Y., et Ahmad, F. (2025). Physical, chemical, and mechanical characterization of coated date palm leaf fiber from the Middle Region of Iraq for potential in civil engineering application. Jurnal Kejuruteraan, 37(1), 37–48. https://doi.org/10.17576/jkukm-2025-37(1)-04

Al-Massri, G. M., Ghanem, H., Khatib, J. M., et Elkordi, A. (2025, February). Influence of adding banana fibers on the mechanical properties and volume stability of mortar for paving block applications. Journal of Natural Fibers, 22(1). https://doi.org/10.1080/15440478.2025.2464152

Anger, R. (2011). Approche granulaire et colloïdale du matériau terre pour la construction (Thèse de doctorat, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon). Lyon, France: INSA de Lyon. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735722

Aouiche, I., Daoudi, L., Ihbach, F.-Z., et Ouahmane, B. (2016). Caractérisation minéralogique et granulométrique des sédiments littoraux de la baie d’Agadir (Maroc atlantique): Dynamique sédimentaire et sources des matériaux. Journal of Materials and Environmental Sciences, 7(1), 123–132.

Bailly, G. C., El Mendili, Y., Konin, A., et Khoury, E. (2024). Advancing earth-based construction: A comprehensive review of stabilization and reinforcement techniques for adobe and compressed earth blocks. Eng, 5(2), 750–783. https://doi.org/10.3390/eng5020041

Bau, M., et Dulski, P. (1996). Distribution of yttrium and rare-earth elements in the Penge and Kuruman iron-formations, Transvaal Supergroup, South Africa. Precambrian Research, 79(1–2), 37–55. https://doi.org/10.1016/0301-9268(95)00087-9

Castro, G. M., Park, J., et Santamarina, J. C. (2023, November). Revised soil classification system: Implementation and engineering implications. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 149(11), 04023109. https://doi.org/10.1061/JGGEFK.GTENG-10447

Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (2nd ed.). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0805802832

Danso, H., Martinson, D. B., Ali, M., et Williams, J. B. (2015). Physical, mechanical and durability properties of soil building blocks reinforced with natural fibres. Construction and Building Materials, 101, 797–809. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.069

Daryati, D., Widiasanti, I., Septiandini, E., Ramadhan, M. A., Sambowo, K. A., et Purnomo, A. (2019). Soil characteristics analysis based on the unified soil classification system. Journal of Physics: Conference Series, 1402(2), 022028. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1402/2/022028

Dejeant, F., Garnier, P., et Joffroy, T. (2021). Local materials, materials of the future: Local resources for sustainable cities and territories in Africa. Villefontaine, France: CRAterre. https://doi.org/10.58079/najm

Dethier, J. (2019). Habiter la terre: L’art de bâtir en terre crue. Traditions, modernité et avenir. Paris, France: Flammarion. ISBN 978-2081442818

Duong, N. T., Satomi, T., et Takahashi, H. (2021). Potential of corn husk fiber for reinforcing cemented soil with high water content. Construction and Building Materials, 271, 121848. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121848

Filzmoser, P., Hron, K., et Templ, M. (2018). Applied compositional data analysis. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-96422-5

Fournier, J., Bonnot-Courtois, C., Paris, R., Voldoire, O., et Le Vot, M. (2012). Analyses granulométriques : Principes et méthodes. Dinard, France: CNRS. https://doi.org/10.5281/zenodo.13920079 (doi.org in Bing)

Gauzin Müller, D., Sémon, P. (ill.), Doat, P., Fontaine, L., et Guillaud, H. (2016). Architecture en terre d’aujourd’hui : Les techniques de la terre crue. Paris, France: Museo. https://doi.org/10.58079/naga

Guerreiro, S., Arsénio, P. M. R., Florentino, V., et Madeira, M. (2026). Land evaluation following updated World Reference Base (WRB) soil mapping: A tool for sustainable land planning in Mediterranean environments. Land, 15(3), 383. https://doi.org/10.3390/land15030383

Gyasi, E. K., et Purushotham, S. (2023, November). Advancements in soil classification: An in-depth analysis of current deep learning techniques and emerging trends. Air, Soil and Water Research, 16(3), 11786221231214069. https://doi.org/10.1177/11786221231214069

Hunter, J. D. (2007). Matplotlib: A 2D graphics environment. Computing in Science & Engineering, 9(3), 90–95. https://doi.org/10.1109/MCSE.2007.55

International Organization for Standardization. (2017). ISO 14688-1:2017 Geotechnical investigation and testing – Identification and classification of soil – Part 1: Identification and description. Geneva: ISO.

Jolliffe, I. T., et Cadima, J. (2016). Principal component analysis: A review and recent developments. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 374(2065), 20150202. https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0202

Kafodya, I., et Okonta, F. (2018). Effect of fibre surface coating on the mechanical properties of natural fibre-reinforced soil. International Journal of Geotechnical Engineering, 15(3), 338–348. https://doi.org/10.1080/19386362.2018.1542557

Kaiser, H. F. (1960). The application of electronic computers to factor analysis. Educational and Psychological Measurement, 20(1), 141–151. https://doi.org/10.1177/001316446002000116

Kasinikota, P., et Tripura, D. D. (2023). Effects of coir fibres and cement addition on properties of hollow interlocking compressed earth blocks. Innovative Infrastructure Solutions, 8(10). https://doi.org/10.1007/s41062-023-01240-4

Kovacevic, M. S., et Jurić Kaćunić, D. (2014). European soil classification system for engineering purposes. Građevinar, 66, 801–810. https://doi.org/10.14256/JCE.1077.2014

Kovacevic, M. S., Jurić-Kaćunić, D., Libric, L., et Ivoš, G. (2018). Engineering classification of soil according to EN ISO 14688-2:2018. Građevinar, 70(10), 873–879. https://doi.org/10.14256/JCE.2437.2018

Laborel-Préneron, A., Aubert, J.-E., Magniont, C., Tribout, C., et Bertron, A. (2016). Plant aggregates and fibers in earth construction materials: A review. Construction and Building Materials, 111, 719–734. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.119

Lê, S., Josse, J., et Husson, F. (2008). FactoMineR: An R package for multivariate analysis. Journal of Statistical Software, 25(1), 1–18. https://doi.org/10.18637/jss.v025.i01

Li, C., Wang, K., Li, S., Gao, Y., et Cao, Y. (2026). Coupled hydro-mechanical processes in rainfall-triggered mudstone landslides revealed by 3D laser scanning and model testing. PLoS ONE, 21(4), e0345165. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0345165

Lin, Y., Mu, G., Xu, L., et Zhao, X. (2016). The origin of bimodal grain-size distribution for aeolian deposits. Aeolian Research, 20, 80–88. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2015.12.001

Liveneau, P., et Marin, P. (2012). Matérialités contemporaines – Materiality in its contemporary forms: Architecture, perception, fabrication, conception. MC 2012 Symposium, Villefontaine, novembre 2012. Villefontaine: Les Grands Ateliers. ISBN 978-2-913962-14-9

McKinney, W. (2010). Data structures for statistical computing in Python. In Proceedings of the 9th Python in Science Conference (SciPy 2010) (pp. 56–61). https://doi.org/10.25080/Majora-92bf1922-00a

Ouedraogo, M., Dao, K., Millogo, Y., Aubert, J. E., Messan, A., Seynou, M., Zerbo, L., et Gomina, M. (2019). Physical, thermal and mechanical properties of adobes stabilized with fonio (Digitaria exilis) straw. Journal of Building Engineering, 23, 250–258. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.02.005

Pawlowsky-Glahn, V., Egozcue, J. J., et Tolosana-Delgado, R. (2015). Modeling and analysis of compositional data. Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119003144

Pedregosa, F., Varoquaux, G., Gramfort, A., et al. (2011). Scikit-learn: Machine learning in Python. Journal of Machine Learning Research, 12, 2825–2830.

Reimann, C., Filzmoser, P., Garrett, R. G., et Dutter, R. (2008). Statistical data analysis explained: Applied environmental statistics with R. Wiley. https://doi.org/10.1002/9780470987605

Riffia, S., Ghorbel, E., Schmidt, F., et Cuccagna, F. (2026). Review of Natural Fiber-Reinforced Compressed Earth Blocks: Toward Enhanced Performance and Environmental Sustainability. Journal of Natural Fibers, 23(1), 2619017. https://doi.org/10.1080/15440478.2026.2619017

Sally, N., Pemberton, J., et Awe, O. O. (2024, April). A comparative study of soil classification machine learning models for construction management. International Journal of Construction Management, 25(4), 1–10. https://doi.org/10.1080/15623599.2024.2341500

Schober, P., Boer, C., et Schwarte, L. A. (2018). Correlation coefficients: Appropriate use and interpretation. Anesthesia & Analgesia, 126(5), 1763–1768. https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000002864

Serratrice, J.-F. (2016). Mesures des propriétés cycliques des sols limoneux ou argileux au laboratoire. Revue Française de Géotechnique, 148, 1–13. https://doi.org/10.1051/geotech/2016009

Sridharan, A., et Prakash, K. (2000). Classification procedures for expansive soils. ICE Proceedings – Geotechnical Engineering, 143(4), 235–240. https://doi.org/10.1680/geng.2000.143.4.235

Thanushan, K., et Sathiparan, N. (2022). Mechanical performance and durability of banana fibre and coconut coir reinforced cement stabilized soil blocks. Materialia, 21, 101309. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2021.101309

Tourtelot, J., Bourgès, A., et Keita, E. (2021). Influence of biopolymers on the mechanical behavior of earth-based building materials. Recent Progress in Materials, 3(3), Article 31. https://doi.org/10.21926/rpm.2103031

Van den Boogaart, K. G., et Tolosana-Delgado, R. (2013). Analyzing compositional data with R. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36809-7

Vissac, A., Bourgès, A., Gandreau, D., Anger, R., et Fontaine, L. (2017). Argiles et biopolymères: Les stabilisants naturels pour la construction en terre. Villefontaine, France: CRAterre. ISBN 978-2-906901-88-9

Xiao, Y., Tong, L., Che, H., Guo, Q., et Pan, H. (2022). Experimental studies on compressive and tensile strength of cement-stabilized soil reinforced with rice husks and polypropylene fibers. Construction and Building Materials, 344, 128242. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128242

Yang, Y., Wang, L., Wendroth, O., Liu, B., Cheng, C., Huang, T., et Shi, Y. (2019). Is the laser diffraction method reliable for soil particle size distribution analysis? Soil Science Society of America Journal, 83(2), 291–305. https://doi.org/10.2136/sssaj2018.07.0252

Yazıcı, M. F., et Keskin, N. (2024). Experimental investigation of the mechanical properties of polypropylene fiber-reinforced clay soil and development of predictive models: Effects of fiber length and fiber content. Arabian Journal for Science and Engineering, 49(10). https://doi.org/10.1007/s13369-023-08688-7

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Publiée

15-06-2026

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