Mineralogy, geochemistry and physico-mechanical characterization of clay mixtures from Sa’a (Center Cameroon): possibly use as construction materials

Abstract

Six lateritic clay samples and lateritic and alluvial clay mixtures were studied in order to evaluate their potential use as raw material for bricks and tiles manufacturing. Their mineralogical and geochemical compositions were determined by X-ray diffraction and X-ray spectrometry, respectively, together with some physico-mechanical characteristics. The main minerals for the raw materials are kaolinite, quartz, goethite, hematite, and muscovite. Fluxing oxides are in low proportion (≤ 1.55 wt%) and causes insufficient sintering during firing. The flexural strength (FS) values are lower than 2 MPa for lateritic clay bricks, due to the Fe 2 O 3 content. This justifies their amendment with alluvial clays from the near Sanaga River. The lateritic and alluvial clay mixtures were done with respectively 100, 80, 60, 40, and 0 wt% of lateritic clay and fired at 900, 950, 1000, 1050, and 1100 °C. Linear shrinkage values increase with temperature and globally with alluvial clay content. Except for one sample-based product at 900 and 950 °C, water absorption values overall remain lower than 20% which is adequate for dense bricks and roofing tiles. For the mixtures, FS values globally increase with alluvial clay content except for a few samples at some temperatures. The studied clay mixtures can be used for bricks manufacture at the five tested temperatures. Some compositions with 40, 60, and 100 wt% of alluvial clays may be used for the production of roofing tiles above 1000 °C. Fluxes amendment is needed at 1050 and 1100 °C for other mixtures to increase their FS.

Géochimie, minéralogie et sélection altérologique des argiles alluviales de la vallée du Nyong à Akonolinga (Cameroun) en vue de leur utilisation dans la production des briques cuites

“…La phase amorphe serait source d'autres minéraux qu'il faudrait réconstituer par la méthode altérologique normative à partir de l'analyse chimique globale des échantillons. Les majorité des resultats obtenus aux plans géochimique et minéralogique par des nombreux auteurs convergent avec les résultats de cette étude (Kouyep Lawou et al, 2006 ;Nyassa Ohandja et al, 2020 ). Adewole (2015) a obtenu les mêmes résultats en examinant la minéralogie et la géochimie des dépôts argileux d'Idi-Ayunre et Akure au Sud du Nigeria.…”

“…Ces résultats ont été obtenus en examinant les briques cuites ayant servi à la construction des monuments historiques. Cependant, lorsque les briques cuites sont fabriquées à partir des argiles latéritiques sans traitement, la qualité mécanique obtenue est mauvaise à cause des teneurs élevées en nodules de fer (Nyassa Ohandja et al,2020). Dans ce cas, des traitements subséquents sont nécessaires (Samba Assomo, 2017).…”

“…Cependant, peu de recherches dans ce sens se sont intéressées au milieu alluvionnaire (Ngon Ngon,2007 ;Ngon Ngon et al, 2009 ;Fadil-Djanabou et al,2017). La stabilisation des briques à base d'argiles a souvent été faite par cuisson à différents paliers de températures croissants (Ngon Ngon et al,2009 ;Fadil-Djanabou et al, 2015 ;Mefire Nkalih et al,2018) ou par mélange avec la latérite avant cuisson (Ekoumou, 2004 ;Njoya, 2007 ;Kouayep Lawou et al,2012 ;Nyassa Ohandja et al, 2020). Dans tous ces travaux, l'initiative de procéder à la cuisson par ajout de faibles pourcentages de sable (5wt% ,10wt%, 15wt%) n'avait pas été envisagé nulle part encore moins une sélection préalable des matériaux argileux nécessaires à la fabrication des briques cuites.…”

Mineralogical, geochemical, and geotechnical features of lateritic soils from termite mounds in two contrasting savannah areas (central Cameroon) as raw materials for brick making

“…Many authors have studied the characteristics of clay materials for the production of unfired bricks [ [10] , [11] , [12] , [13] , [14] , [15] ], fired bricks [ [2] , [16] , [17] , [18] , [19] , [20] , [21] , [22] ] and both types [ 23 ]. The manufacturing of unfired brick most probably requires the use of ordinary Portland cement or chemical reagents such as lime or sodium silicates for its stabilization, while fired bricks are energy-intensive and emit carbon dioxide [ 10 , 11 ].…”

“…For the manufacture of fired bricks, a higher firing temperature and slower firing cycle have a beneficial effect on the physico-mechanical properties of ceramic products while using the same shaping technique [ 25 ]. The low mechanical strength of the firing products is correlated with the proportion of Fe 2 O 3 in lateritic clays [ 19 , 21 , [26] , [27] , [28] , [29] ]. The mullite and hematite peaks are well developed with the increase in firing temperature [ 30 ].…”