Synthèse documentaire
Argiles
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I.1.5. Propriétés des argiles
I.1.5.1. Capacité de gonflement en présence d’eau
C’est la variation de la teneur en eau qui est le facteur déclenchant des variations de
volume. Une augmentation de la teneur en eau entraine le phénomène de gonflement tandis
que sa diminution induit le phénomène de retrait.
Certains minéraux argileux ont la capacité d’incorporer dans leurs structures des
molécules d’eau. Cette eau est retenue dans l’espace interfoliaire et sur les surfaces internes
(Abdsselam et Chibi, 2005) ce qui modifie la dimension des feuillets et la microstructure de
l’argile en provoquant leur gonflement. Une telle capacité de gonflement est réversible ou non
selon les argiles (Lahmar, 2010).
Cette capacité est due aux forces électrostatiques de type Van Der Walls existantes entre
les feuillets, qui sont vaincues lors de la pénétration de l’eau (Bourras, 1992 in Marot, 1998)
et dépend de la température de la pression de vapeur. Elle est influencée par les arrangements
et la composition minéralogique des feuillets (Lahmar, 2010), ainsi les smectites, vermiculites
et minéraux interstratifiés offrent des capacités d’expansion beaucoup plus importantes que
celles des autres espèces argileuses comme l’illite qui est partiellement gonflante et la
kaolinite qui est peu gonflante (Lahmar, 2010). (Fig. 1 et Fig. 2 en Annexe 1).
I.1.5.2. Capacité d’échange cationique
La capacité d’échange cationique (CEC) mesure la capacité d’une argile à échanger des
cations. Elle est conventionnellement exprimée en milliéquivalents pour 100 grammes
d’argile sèche (meq/100g) (Assassi, 2010).
Les charges négatives à la surface des minéraux argileux (smectites, kaolinites, illites...)
sont neutralisées par des cations compensateurs (Ca
+2 , Na
+2 et K
+
) (Marot, 1998) situés dans
l'espace interfoliaire et qui sont susceptibles d'être remplacés par d'autres cations issus du
liquide d'hydratation de la solution environnante, cela se développe à un pH fort (>7) où les
OH
- se lient d’avantage que les H
+ .
Le degré d'échange dépend de la valence, de l’abondance et de la taille des cations. En
général les cations de plus grande valence et de plus petite taille remplacent ceux de valence
plus faible et de taille plus grande (Barral, 2008).
Ce phénomène est décrit sous le nom de substitution isomorphe car les dimensions des
feuillets restent quasi inchangées, il explique en grande partie les affinités qui existent entre
les argiles et certains polluants organiques ou inorganiques (métaux lourd) (Lahmar, 2010).
Ces substitutions entrainent alors un excès de charges négatives à la surface des feuillets.
Cette électro négativité est une caractéristique intrinsèque des matériaux argileux.
I.1.5.3. Surface spécifique
Argiles
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I.1.5. Propriétés des argiles
I.1.5.1. Capacité de gonflement en présence d’eau
C’est la variation de la teneur en eau qui est le facteur déclenchant des variations de
volume. Une augmentation de la teneur en eau entraine le phénomène de gonflement tandis
que sa diminution induit le phénomène de retrait.
Certains minéraux argileux ont la capacité d’incorporer dans leurs structures des
molécules d’eau. Cette eau est retenue dans l’espace interfoliaire et sur les surfaces internes
(Abdsselam et Chibi, 2005) ce qui modifie la dimension des feuillets et la microstructure de
l’argile en provoquant leur gonflement. Une telle capacité de gonflement est réversible ou non
selon les argiles (Lahmar, 2010).
Cette capacité est due aux forces électrostatiques de type Van Der Walls existantes entre
les feuillets, qui sont vaincues lors de la pénétration de l’eau (Bourras, 1992 in Marot, 1998)
et dépend de la température de la pression de vapeur. Elle est influencée par les arrangements
et la composition minéralogique des feuillets (Lahmar, 2010), ainsi les smectites, vermiculites
et minéraux interstratifiés offrent des capacités d’expansion beaucoup plus importantes que
celles des autres espèces argileuses comme l’illite qui est partiellement gonflante et la
kaolinite qui est peu gonflante (Lahmar, 2010). (Fig. 1 et Fig. 2 en Annexe 1).
I.1.5.2. Capacité d’échange cationique
La capacité d’échange cationique (CEC) mesure la capacité d’une argile à échanger des
cations. Elle est conventionnellement exprimée en milliéquivalents pour 100 grammes
d’argile sèche (meq/100g) (Assassi, 2010).
Les charges négatives à la surface des minéraux argileux (smectites, kaolinites, illites...)
sont neutralisées par des cations compensateurs (Ca
+2 , Na
+2 et K
+
) (Marot, 1998) situés dans
l'espace interfoliaire et qui sont susceptibles d'être remplacés par d'autres cations issus du
liquide d'hydratation de la solution environnante, cela se développe à un pH fort (>7) où les
OH
- se lient d’avantage que les H
+ .
Le degré d'échange dépend de la valence, de l’abondance et de la taille des cations. En
général les cations de plus grande valence et de plus petite taille remplacent ceux de valence
plus faible et de taille plus grande (Barral, 2008).
Ce phénomène est décrit sous le nom de substitution isomorphe car les dimensions des
feuillets restent quasi inchangées, il explique en grande partie les affinités qui existent entre
les argiles et certains polluants organiques ou inorganiques (métaux lourd) (Lahmar, 2010).
Ces substitutions entrainent alors un excès de charges négatives à la surface des feuillets.
Cette électro négativité est une caractéristique intrinsèque des matériaux argileux.
I.1.5.3. Surface spécifique