Comportement et organisation des pâtes d'argiles. Importance des cycles de dessiccation-humectation. / Behavior and structure of clay pastes. Role of dehydration-rehydration cycles

Behavior and structure of clay pastes. Role of dehydration-rehydration cycles The water adsorption to very high activities has to be studied considering the different levels of organization of the solid : the elementary sheet, the crystallites, the particles (aggregates of cristallites) and the assemblies of particles ; the macroporosity also plays an outstanding role. Hydration under controlled water activity can be studied using membrane presses for high activities (>0,98), using ultrafiltration devices for lower activities. Plotting the volume variation as a function of the water content leads to the shrinkage curve : the poral volume and the hydric stress at air penetration point depend on the nature of the clay. The swelling of strongly cohesive lamellar solids (kaolinite, illite) decreases after drying even partial. This behavior is nearly independent of the salinity and of the nature of compensating cations. Usually, such materials are unstable and in the case of a sudden rehydration, they tend to burst ; the presence of organic or inorganic binders increases the stability. The case of flexuous weakly cohesive solids is different. A sodic montmorillonite has a quasi-reversible swelling though the swelling power of a calcic montmorillonite diminishes after a first drying, even partial. These different behaviors are due to differences in sheets stacking. The microstructure of a smectite also depends on the history of the applied stresses. The pores distribution can be analyzed using mercury permeability. It is shown that the soil degradation by mechanical effect or by a decrease of the organic matter amount does not only affect the macroporosity (1-100 μm) but also the intercrystalline porosity.L'étude de l'adsorption d'eau aux très fortes activités doit prendre en compte les différents niveaux d'organisation du solide : le feuillet élémentaire, les cristallites, les particules (agrégats de cristallites) et les assemblages de particules ; la macroporosité a aussi une importance prépondérante. L'hydratation sous activité d'eau contrôlée s'étudie à l'aide de presses à membrane pour les fortes activités (>0,98), à l'aide de dispositifs d'ultrafil-tration pour les activités plus faibles. Les variations de volume en fonction du contenu en eau donnent la courbe de retrait : le volume poral et la contrainte hydrique au point d'entrée d'air sont fonction de la nature de l'argile. Le gonflement de solides lamellaires rigides à forte cohésion (kaolinite, illite) diminue après un séchage même partiel. Ce comportement dépend peu de la salinité et de la nature des cations compensateurs. Habituellement ce genre de matériau est mécaniquement instable et, lors d'une réhydratation soudaine, ils tendent à exploser ; la présence de liants organiques ou minéraux augmente la stabilité. Pour les solides flexueux à faible cohésion, la situation est diffé¬ rente. Une montmorillonite sodique montre un gonflement presque réversible alors que l'aptitude au gonflement d'une montmorillonite calcique diminue après un séchage même partiel. Cette différence de comportement est due à une différence dans l'empilement des feuillets. La microstructure d'une smectite dépend aussi de son histoire énergétique. Le spectre poral peut être analysé par perméamétrie au mercure. On montre que la dégradation des sols sous des effects mécaniques ou par diminution de leur contenu en matière organique affecte non seulement la macroporosité (1-100 μm) mais aussi la porosité intercristalline.Tessier D., Grimaldi Michel. Comportement et organisation des pâtes d'argiles. Importance des cycles de dessiccation-humectation. / Behavior and structure of clay pastes. Role of dehydration-rehydration cycles. In: Sciences Géologiques. Bulletin, tome 46, n°1-4, 1993. Minéraux finement divisés, sous la direction de Jacques Yvon. pp. 243-256