Influence du cation échangeable et des hétérogénéités minérales sur le comportement rhéologique de suspensions de smectite

par Christine Malfoy

Thèse de doctorat en Terre solide et enveloppe superficielle

Sous la direction de Dominique Righi.


  • Résumé

    Les bentonites sont des matériaux argileux naturels majoritairement composés de smectite. Le rôle des propriétés physico-chimiques, microstructurales et texturales des smectites sur le comportement mécanique des suspensions de bentonite est analysé par. échange du cation interfoliaire (Ca2+, NH4+, Li+). L'analyse de la microstructure est réalisée au repos (adsorption négative et MET) et en écoulement (écoulement simple, fluage, déstructuration-restructuration). L'enchaînement des campagnes de caractérisation pour différents niveaux de purification montre la sensibilité de la mesure rhéologique aux hétérogénéités d'ordre micrométrique. Une évolution des protocoles standards de saturation est proposée et vérifiée par couplage de méthodes chimiques (CEC/CE) et rhéologiques. Les suspensions présentent tour à tour des comportements purement visqueux avec variation de la viscosité apparente (suspensions Li et NH4+ ) ou mixte solide-liquide (suspensions Ca). Il existe une concentration critique spécifique de chaque cation. Des schémas d'organisation sous cisaillement sont proposés sur la base des données texturelles recueillies au repos.

  • Titre traduit

    Effect of exchangeable cation and mineral heterogeneities on the rheological behaviour of smectite suspensions


  • Résumé

    Bentonites are natural clay-materials which are used for many industrial applications. The aim of this work is to define the rules of the physico-chemical, structural and textural properties of the smectite phase of the bentonite on their mechanical behaviour, by changing the interlayer cation (Ca2+, NH4+, Li+). Informations about clay microstructure are obtain at rest by negative adsorption and TEM photos, and under flow by rheological tests (flow, oscillating, creep). Several rheological campaign are done for different stages of purification. Rheological measurements appear to be very sensitive to micrometer heterogeneities. A new protocol for cation exchange is proposed and verify by associating chemical (CEC, EC) and rheological tests. Suspensions display purely viscous behaviour with different level of apparent viscosity (Li-and NH4-suspensions) or a solid-liquid behaviour (Ca-suspensions). There is a specific critical concentration for each cation. Schemas of structural organisation under flow are proposed from textural data obtained at rest.

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Informations

  • Détails : 156 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 115 réf.

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