Comportement hydromecanique des argiles : couplage des proprietes micro-macroscopiques de la laponite et de l'hectorite

Hydromechanical behaviour of clays: coupling of the micro- and the macroscopic properties of laponite and hectorite

• Auteur / Autrice : Yun Qi
• Direction : Faïza Bergaya
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Le but de ce travail est de chercher a etablir une relation entre le comportement macroscopique hydromecanique de deux argiles sodiques pures: la laponite et l'hectorite, et leurs caracteristiques a l'echelle microscopique observees par differentes techniques (drx, atg, bet, porosite au mercure, dpax, met et rmn). Cette etude montre d'une maniere qualitative et semi-quantitative l'evolution de l'assemblage des differentes unites (feuillets, particules, agregats) entre elles, la repartition des differents types d'eau dans les porosites creees sous l'effet des contraintes mecaniques et hydriques. L'application d'une contrainte mecanique sur le materiau sature est caracterisee a l'echelle macroscopique par la diminution de l'indice des vides et de la teneur en eau. A l'echelle microscopique cela se traduit par la diminution de l'espacement d001, du nombre de couches d'eau et d'une modification de l'organisation porale de l'argile. La macroporosite diminue fortement sous l'effet des contraintes mecaniques alors que le volume des micropores et des mesopores varie peu. L'epaisseur des particules est plus elevee lorsque la contrainte mecanique est plus grande. Les particules de la laponite saturee (constituees de 1 a 3 feuillets maximum) sont associees preferentiellement face a face. De plus, on constate par rmn que la contrainte mecanique induit une legere augmentation de la quantite d'eau adsorbee dans la laponite. Des relations (nombre des couches d'eau - log contrainte axiale) et (espacement d001 - log contrainte axiale) ont ete etablies dans le cas de la laponite saturee. Dans les essais oedometriques sur la laponite partiellement saturee, realises a humidite relative controlee, l'evolution de l'indice de compressibilite de la laponite presente une allure semblable a la courbe de retention d'eau de cette argile. Ainsi, l'indice de compressibilite diminue lorsque la contrainte hydrique augmente c'est a dire lorsque l'humidite relative diminue. De meme les volumes poreux diminuent avec l'augmentation de la contrainte hydrique. On observe sur les cliches de met une desorientation des particules, une diminution du nombre de feuillets par particule et une augmentation des tailles des espaces interagregats. Par rmn, on constate que plus la contrainte hydrique est importante, plus la vitesse de relaxation est elevee montrant le role croissant de la couche adsorbee. L'effet couple des contraintes mecanique et hydrique montre que l'humidification de la laponite a l'etat normalement consolide, provoque un tassement. En revanche, a l'etat surconsolide, l'humidification, provoque un leger gonflement de la laponite. Des modifications irreversibles dans la reorganisation texturale du materiau se produisent lors des cycles hydriques realises a charge axiale constante. Les conditions de confinement modifient peu les courbes d'adsorption pour des humidites relatives faibles mais ces courbes sont affectees pour des humidites relatives elevees. Les resultats obtenus demontrent que la contrainte mecanique s'exerce sur les particules et modifie leur agregation tandis que la contrainte hydrique s'exerce localement sur les feuillets et les assemblages interfoliaires. En conclusion, la comparaison des comportements hydromecaniques de la laponite et de l'hectorite montre l'influence de la dimension du feuillet (plus importante dans l'hectorite) de l'argile sur l'agregation des feuillets, sur la nature des pores et sur la distribution de l'eau