Caractérisation minéralogique, géochimique et géotechnique des matières premières utilisées dans le site potier d'Agafay (Marrakech, Maroc)

Le site potier d’Agafay est localisé à 20 km au Sud-Ouest de la ville de Marrakech. Le site comporte environ 240 artisans répartis sur 90 ateliers. Les principales pièces produites sont les gasriyas (i.e., plats traditionnels de couscous et de modelage de pâtes de pains) et les briques traditionnelles. Les matières premières utilisées, brutes ou en mélange, sont issues des terres agricoles locales (Ag1 et Ag5) pour les gasriyas et des dépôts actuels de l’oued N’Fis (Ag7) pour les briques. Les défauts rencontrés dans la production diffèrent selon le type de produit confectionné et selon le type de matière première utilisée. La qualité des produits confectionnés à partir de Ag1 et Ag5 est altérée par la présence de grains de chaux qui gonflent après refroidissement des tessons cuits ; ce qui engendre des décollements dans les tessons et nuit à la qualité du produit final. Par ailleurs, les briques confectionnées à partir de Ag7 se caractérisent par une très grande variation de couleur, ce qui est du à une mauvaise cuisson et à une distribution non homogène de la chaleur à l’intérieur des fours traditionnels utilisés ; certaines briques sont totalement fondues. De plus les briques présentent généralement des torsions qui peuvent débuter après le cycle de séchage, mais qui s’amplifient après la cuisson. Notre étude vise à une caractérisation scientifique des différentes phases de fabrication afin de remédier à ces problèmes.
Les résultats des analyses montrent que la composition chimique de l’ensemble des matières utilisée est surtout silico-alumineuse (55 à 61 % de SiO2 ; 16 à 20% d’Al2O3), la teneur en Fe2O3 se situe entre 6 et 8 %, celle de CaO ne dépasse pas 6% pour les pâtes des gasriyas et atteint 10 % pour les pâtes des briques. La teneur en carbonates varie de 5 à 14 %, alors que celle de la matière organique est comprise entre 5 et 7,5 %. L’indice de plasticité oscille entre 16 et 17,5. Pour des teneurs en eau proches de la limite de plasticité le degré de retrait au séchage des gasriyas est de l’ordre de 5 %, il est plus élevé pour les briques (8%) ce qui nécessite une plus grande maitrise du processus de séchage pour éviter que les pièces ne se tordent. La granulométrie des pâtes utilisées pour les gasriyas a montré une teneur moyenne de 50 % pour les argiles, 32 % pour les limons et 18 % pour les sables. Les briques comportent une proportion à peu prés équivalente des trois classes granulométriques. La minéralogie de l’ensemble des pâtes est formée de quartz (< 27%), plagioclase (13%), calcite (7 à 9%), dolomite (5%) et argile (50% pour Ag1 et Ag5, 34% pour Ag7). Le feldspath potassique est présent uniquement dans l’échantillon Ag7. Concernant la fraction argileuse, l’illite est dominante pour l’ensemble des pâtes ; elle est associée à des interstratifiés irréguliers 14c-14s (environ 13 %) pour la pâte des briques et à des smectites (environ 11 %) pour la pâte des gasriyas (Ag5).
La mesure de la vitesse sonique a montré que les pièces formées par pression aboutissent à une porosité moindre que celle des pièces produites par boudinage. La densité des pièces produites reste semblable pour les cuissons à 950°C et 1050°C. Le plus bas degré de porosité ainsi que les plus grandes valeurs de résistance mécanique à la compression ont été enregistrés sur les pièces cuites à 1050 °C. Les contraintes maximales atteintes se situent entre 51 et 59 MPa pour les gasriyas et 24,5 MPa pour les briques. Quant à la résistance mécanique à la flexion, elle varie entre 17,4 et 20,3 N/mm² pour les gasriyas et 9,4 N/mm² pour les briques. L’analyse DRX des pièces cuites à 1050 °C a montré la disparition totale des carbonates et des argiles à cette température, accompagnée de l’apparition de la géhelénite, cristobalite, anorthoclase, diopside, spinelle et hématite.
A l’issue de cette étude, nous recommandons un tamisage humide à 1 mm pour réduire l’effet des grains de chaux, un cycle de séchage plus adéquat, une cuisson par palier jusqu’à 1050°C et l’utilisation de fours qui garantissent une meilleure distribution de la chaleur.