octaédrique) qui constituent les deux structures de base à partir desquelles sont construites
toutes les argiles.
L'assemblage de ces feuillets entre eux forme différentes structures correspondant à chacune
des familles d'argiles. Compte tenu d'une granulométrie très fine de leurs particules et d'une
structure en feuillet, ces minéraux présentent donc de très grandes surfaces spécifiques
comprises entre 5 et 800 m2/g. D'autre part, leurs feuillets élémentaires présentent une charge
électrique qui s'explique par deux phénomènes :
- les substitutions isomorphiques dans la structure. Il s'agit de substitutions partielles
d'ions trivalents (Al) à des ions tétravalents (Si), dans les cavités tétraédriques, et de même
entre les ions bivalents (ex : Mg) et trivalents (Al) dans les cavités octaédriques.
- les dissociations des fonctions acide/base faible. Elles sont dues à des groupements
fonctionnels du type M-OH (essentiellement Si-OH pour les argiles) qui se comportent comme
des groupements acideÆiase faible.
Ces charges superficielles sont compensées par des cations (cations compensateurs) qui
assurent l'électro-neutralité du feuillet. Les liaisons entre les feuillets sont plus ou moins fortes
selon les argiles et selon le degré d'hydratation de celles-ci. Elles sont dans une large mesure à
l'origine des propriétés particulières que possèdent ces minéraux.
I.4.2.2 Le gonflement
Certaines argiles ont de forts degrés d'hydratation. C'est le cas des smectites qui sont
constituées de deux couches tétraédriques encadrant une couche octaédrique. La charge de ces
argiles est élevée et est due pour l'essentiel à des substitutions isomorphiques. Elle est
compensée par des cations (Ca2* , Na *
et K * le plus souvent) échangeables, placés entre les
feuillets. La capacité d'échange cationique (CEC) des smectites est très élevée. D'autre part,
comme les liaisons entre les feuillets sont faibles, des molécules d'eau peuvent s'intercaler dans
les espaces interfoliaires. Cette spécificité est à l'origine du gonflement ou du retrait de ces
particules en fonction de la teneur en eau du milieu. Ce phénomène qui s'observe très
nettement à l'échelle macroscopique caractérise les "argiles gonflantes". D'autres argiles, dont
les liaisons interfoliaires sont plus fortes ne présentent pas cette particularité (kaolinite, illite).
L4.2.3 La thixotropie
La plupart des argiles sont thixotropiques, c'est-à-dire qu'elles perdent leur rigidité en
présentant le comportement d'un liquide lorsqu'elles subissent une sollicitation mécanique, puis
retrouvent leur caractéristique initiale après une phase de repos. Cette propriété découle des
liaisons inter-particulaires. Ainsi, la surface des particules d'argile porte des sites négatifs dus
au départ des cations compensateurs dans la phase liquide. D'autre part, la rupture du réseau
cristallin crée, en bordure des feuillets, des charges positives. Dans une suspension laissée au
repos, des liaisons s'établissent entre ces deux types de sites. Pour des particules de dimensions
fortement anisotropes (smectites), il se développe une structure réticulée semi-rigide qui
s'apparente à une structure du type "château de cartes". Cependant, ces liaisons sont faibles et
un cisaillement minime suffit à les détruire. Puis, dès qu'une phase de repos réapparaît, elles se
rétablissent très rapidement au hasard des rencontres entre particules. Cela explique aussi les
fortes viscosités des suspensions d'argiles à l'échelle macroscopique, même pour des teneurs en
eau élevées.
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toutes les argiles.
L'assemblage de ces feuillets entre eux forme différentes structures correspondant à chacune
des familles d'argiles. Compte tenu d'une granulométrie très fine de leurs particules et d'une
structure en feuillet, ces minéraux présentent donc de très grandes surfaces spécifiques
comprises entre 5 et 800 m2/g. D'autre part, leurs feuillets élémentaires présentent une charge
électrique qui s'explique par deux phénomènes :
- les substitutions isomorphiques dans la structure. Il s'agit de substitutions partielles
d'ions trivalents (Al) à des ions tétravalents (Si), dans les cavités tétraédriques, et de même
entre les ions bivalents (ex : Mg) et trivalents (Al) dans les cavités octaédriques.
- les dissociations des fonctions acide/base faible. Elles sont dues à des groupements
fonctionnels du type M-OH (essentiellement Si-OH pour les argiles) qui se comportent comme
des groupements acideÆiase faible.
Ces charges superficielles sont compensées par des cations (cations compensateurs) qui
assurent l'électro-neutralité du feuillet. Les liaisons entre les feuillets sont plus ou moins fortes
selon les argiles et selon le degré d'hydratation de celles-ci. Elles sont dans une large mesure à
l'origine des propriétés particulières que possèdent ces minéraux.
I.4.2.2 Le gonflement
Certaines argiles ont de forts degrés d'hydratation. C'est le cas des smectites qui sont
constituées de deux couches tétraédriques encadrant une couche octaédrique. La charge de ces
argiles est élevée et est due pour l'essentiel à des substitutions isomorphiques. Elle est
compensée par des cations (Ca2* , Na *
et K * le plus souvent) échangeables, placés entre les
feuillets. La capacité d'échange cationique (CEC) des smectites est très élevée. D'autre part,
comme les liaisons entre les feuillets sont faibles, des molécules d'eau peuvent s'intercaler dans
les espaces interfoliaires. Cette spécificité est à l'origine du gonflement ou du retrait de ces
particules en fonction de la teneur en eau du milieu. Ce phénomène qui s'observe très
nettement à l'échelle macroscopique caractérise les "argiles gonflantes". D'autres argiles, dont
les liaisons interfoliaires sont plus fortes ne présentent pas cette particularité (kaolinite, illite).
L4.2.3 La thixotropie
La plupart des argiles sont thixotropiques, c'est-à-dire qu'elles perdent leur rigidité en
présentant le comportement d'un liquide lorsqu'elles subissent une sollicitation mécanique, puis
retrouvent leur caractéristique initiale après une phase de repos. Cette propriété découle des
liaisons inter-particulaires. Ainsi, la surface des particules d'argile porte des sites négatifs dus
au départ des cations compensateurs dans la phase liquide. D'autre part, la rupture du réseau
cristallin crée, en bordure des feuillets, des charges positives. Dans une suspension laissée au
repos, des liaisons s'établissent entre ces deux types de sites. Pour des particules de dimensions
fortement anisotropes (smectites), il se développe une structure réticulée semi-rigide qui
s'apparente à une structure du type "château de cartes". Cependant, ces liaisons sont faibles et
un cisaillement minime suffit à les détruire. Puis, dès qu'une phase de repos réapparaît, elles se
rétablissent très rapidement au hasard des rencontres entre particules. Cela explique aussi les
fortes viscosités des suspensions d'argiles à l'échelle macroscopique, même pour des teneurs en
eau élevées.
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