Geological, geotechnical, and mechanical characterization of lateritic gravels from Eastern Cameroon for road construction purposes
Tóm tắt
Petrographic, mineralogical (X-ray diffraction), and chemical analyses performed on granite-derived lateritic gravels of the Ngankè–Bonis road section show that those materials consist of quartz (26–41 wt%), kaolinite (30–41 wt%), goethite (10–14 wt%), hematite (9–11 wt%), and gibbsite (7–8 wt%). The values of the relative rock virtual weathering degree (30.03–43.12%), potential importance of free aluminum (18.85–19.57%), and potential importance of free ferric iron (18.65–23.08%) indicate that these materials are poorly to moderately altered, plastic, and clearly rupture under loading. The values of the silica/sesquioxide ratio (2.65–3.68 > 2) indicate that these lateritic gravels are suitable for use as sub-base layer materials. The geological data are corroborated by the results of geotechnical and mechanical tests on those materials: fine particles 18–30%, liquid limit 53–64%, plasticity index 22–32%, California bearing ratio 47–69%, uniaxial compressive strength 1.22–1.28 MPa, and tensile strength 0.80–0.84 MPa. A combination of 25–30 wt% of grain-fraction 5/20 granite aggregates (Los Angeles abrasion <30%) with 70–75 wt% of lateritic gravels provides concrete with California bearing ratio values of between 82 and 87, thus making the studied materials of Ngankè–Bonis area suitable for use as base layers on roads ranging from Cameroon to the Central African Republic.
Tài liệu tham khảo
Adeyemi GO (1995) The influence of parent rock factor on some engineering index properties of the three residual lateritic soils in south western Nigeria. Bull Int Assoc Eng Geol 52:3–8
Adeyemi GO, Wahab KA (2008) Variability in the geotechnical properties of a lateritic soil from south western Nigeria. Bull Eng Geol Environ 67:579–584
AFNOR (1981a) NF P 18-406: Bétons: essai de compression. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1981b) NF P 18-408: Bétons: détermination de la résistance à la traction. Méthode indirecte. Essai Brésilien. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1990a) NF P 18-554: Granulats: Mesures des masses volumiques, de la porosité, du coefficient d’absorption et de la teneur en eau des gravillons et cailloux. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1990b) NF P 18-555: Granulats: mesures des masses volumiques, coefficient d’absorption et teneur en eau des sables. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1990c) NF P 18-560: Granulats: analyse granulométrique par tamisage. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1990d) NF P 18-561: Granulats: mesure du coefficient d’aplatissement. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1990e) NF P 18-573: Granulats: essai de Los Angeles. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1991) NF P 94-054: Sols: reconnaissance et essais. Détermination de la masse volumique des particules solides des sols. Méthode du pycnomètre à eau. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1992) NF P 94-057: Sols: reconnaissance et essais. Analyse granulométrique. Méthode par sédimentation. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1993) NF P 94-051: Sols: reconnaissance et essais. Détermination des limites d’Atterberg. Limite de liquidité à la coupelle. Limite de plasticité au rouleau. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1996) NF P 94-056: Sols: reconnaissance et essais. Analyse granulométrique. Méthode par tamisage à sec après lavage. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1997) NF P 94-078: Sols: reconnaissance et essais. Indice CBR après immersion. Indice CBR immédiat. Indice Portant Immédiat. Mesure sur échantillon compacté dans le moule CBR. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1998) NF P 94-068: Sols: reconnaissance et essais. Mesure de la capacité d’adsorption de bleu de méthylène d’un sol ou d’un matériau rocheux. Détermination de la valeur de bleu de méthylène d’un sol ou d’un matériau rocheux par l’essai à la tâche. Association Française de Normalisation, Paris
AFNOR (1999) NF P 94-093: Sols: reconnaissance et essais. Détermination des références de compactage d’un matériau. Essai Proctor normal. Essai Proctor modifié. Association Française de Normalisation, Paris
Akpokodje EG, Hudec PP (1994) The influence of petrology and fabric on the engineering properties of concretionary laterite gravel aggregates. Quart J Eng Geol 27:39–50
Attoh-Okine NO (2004) Application of genetic-based neural network to lateritic soil strength modeling. Constr Build Mater 18:619–623
Bagarre E (1990) Utilisation des graveleux latéritiques en technique routière. ISTED, Paris
Bohi ZPB (2008) Caractérisation des sols latéritiques utilisés en construction routière: le cas de la région de l’Agneby. PhD thesis. Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, p 123
CEBTP (1984) Guide pratique de dimensionnement des chaussées pour les pays tropicaux. Centre d'expertise du bâtiment et des travaux publics, Saint-Rémy-lès-Chevreuse, p 155
Charman JH (1988) Laterite in road pavements. London Construction Industry Research and Information Association Special Publication 47. CIRIA, London
Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) (2007) Pavimentacao—Base estabilizada granulometricamente com utilizacao de solo lateritico—Especificacao de servico. Norma DNIT–098/2007–ES. DNIT, Brasília
Direction des Etudes Générales et de la Normalisation (DEGN) (1987) Recommandation pour l’utilisation en corps de chaussées de graveleux latéritiques naturels. Recommandation 30.004-R. Ministère de l’équipement, République du Cameroun
Djedid A, Bekkouche A, Aissa Mamoune AM (2001) Identification et prévision du gonflement de quelques sols de la région de Tlemcen (Algérie). Bull Liaison Lab Ponts Chaussees 233:67–75
Ekodeck GE (1984) L’altération des roches métamorphiques du Sud Cameroun et ses aspects géotechniques. PhD thesis. Université de Grenoble I, Grenoble, p 392
Ekodeck GE, Kamangang KB (2011) Normative alterology and advanced applications: a peculiar facet of aluminosilicate-bearing in rocks petrology, with regard to their supergene evolution. Presses Universitaires de Yaoundé, Yaoundé
Gidigasu MD (1972) Mode of formation and geotechnical characteristics of laterite materials of Ghana in relation to soil forming factors. Eng Geol 6:79–150
Gidigasu MD (1974) Degree of weathering in the identification of laterite materials for engineering purposes—a review. Eng Geol 8:213–213
Gidigasu MD (1983) Development of acceptance specifications for tropical gravel paving materials. Eng Geol 19:213–240
Kamtchueng TB, Onana VL, Fantong WY, Ueda Akira, Ntouala RFD, Wongolo MHD, Ndongo GB, Ngo’o Ze A, Kamgang VKB, Ondoa JM (2015) Geotechnical, chemical and mineralogical evaluation of lateritic soils in humid tropical area (Mfou, Central-Cameroon): implications for road construction. Geo-Engineering 6:1. doi:10.1186/s40703-014-0001-0
Lompo P (1980) Les matériaux utilisés en construction routière en Haute Volta. Un matériau non traditionnel “Le lithostab”. In: 4ème conférence routière africaine, Nairobi, Kenya, 20–25 Jan 1980
Mahalinga-Iyer U, William DJ (1997) Properties and performance of lateritic soil in road pavements. Eng Geol 46:71–80
Mesida EA (1986) Some geotechnical properties of residual micaschist derived subgrade and fill materials in the Ilesha area, Nigeria. Bull Int Assoc Eng Geol 33:13–17
Messou M (1980) Comportement mécanique d’une couche de base en graveleux latéritiques améliorés au ciment: cas des routes en Côte d’Ivoire. PhD thesis, École Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, p 197
Millogo Y, Karfa T, Raguilnaba O, Kalsibiri K, Blanchart P, Thomassin JH (2008) Geotechnical, mechanical, chemical and mineralogical characterization of lateritic gravels of Sapouy (Burkina Faso) used in road construction. Constr Build Mater 22:70–76
Nesbitt HW, Young GM (1982) Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature 299:715–717
Nkoumou AJ F, Mouhamadou BD, Fary D, Parisot JC, Ndiane D (2004) Etude corrélative entre propriétés géochimiques et les caractéristiques géomécaniques des latérites. Journal des Sciences et Technologies 3(1–2). ISSN 0850–5802
Nwaiwu CMO, Alkali IBK, Ahmed UA (2006) Properties of ironstone lateritic gravels in relation to gravel road pavement construction. Geotech Geol Eng 24:283–284
Nzabakurikiza A, Onana VL, Likiby B, Priso Ndome Effoudou, Kamgang Kabeyene V, Ekodeck GE (2012) Diagnostic de l’utilité en géotechnique des graveleux latéritiques sur migmatites de l’Est Cameroun par le biais des méthodes chimico-minéralogiques. Rev CAMES Sér A 13(Suppl 2):28–33
Ogunsanwo O (1989) Some geotechnical properties of two laterite soils compacted at different energies. Eng Geol 26:261–269
Ola SA (1983) Geotechnical properties and behaviour of some Nigerian lateritic soils. In: Ola SA (ed) Tropical soils of Nigeria in engineering practice. A.A. Balkema, Rotterdam, pp 61–84
Onana VL, Nzabakurikiza A, Ndome Effoudou E, Likiby B, Kamgang Kabeyene V, Ekodeck GE (2015) Geotechnical, mechanical and geological characterization of lateritic gravels of Boumpial (Cameroon) used in road construction. J Cameroon Acad Sci 1:45–54
Paige-Green P, Pinard M, Netterberg F (2015) A review of specifications for lateritic materials for low volume roads. Transp Geotech 5:56–98
Pilot G, Amar S, Le Roux A (1970) Relations entre la composition minéralogique et les caractéristiques mécaniques de quelques sols argileux français. Bull Liaison Lab Ponts Chaussees 43:69–90
Sikali, F, Djalal M-E (1987) Utilisation des latérites en technique routière au Cameroun. In: Séminaire Régional sur les Latérites: Sols, Matériaux, Minerais, Douala, Cameroon, 21–27 Jan 1986, pp 277–288
Tockol I (1993) Contribution à l’étude des graveleux latéritiques du Sahel: cas des routes non revêtues. M.Sc. thesis. Ecole de Génie, Université de Moncton, Moncton
Tockol I, Massiera M, Chiasson PA, Maiga MS (1994) Les graveleux latéritiques dans les pays du Sahel: cas des routes non revêtues. In: 7ème Congrès Internationale de l’Association International de Géologie de l’Ingénieur, Lisbon, Portugal, 5–9 Sept 1994, pp 3423–3431