2.2. MECANISMES DU GONFLEMENT DES ARGILES :
2.2.1. Le Gonflement au sens physico-chimique :
Les phénomènes physico-chimiques et
mécaniques varient. Le gonflement d'un sol peut résulter de la
diminution des contraintes en place à la suite d'un déchargement,
après une excavation, ou par imbibition du sol. Il se traduit par une
augmentation du volume du sol ou un accroissement des pressions régnant
dans le milieu selon que le matériau peut se déformer ou non
(Serratrice et Soyez, 1996). Il est à noter que l'augmentation de la
teneur en eau lors d'une imbibition ne provoque pas toujours une augmentation
de volume suivant la nature du matériau.
En effet, un sol sec essentiellement sableux ou silteux peut
s'humidifier par remplacement de l'air contenu dans les vides, sans
augmentation conséquente de volume. Par contre, dans le cas de sols
argileux, le gonflement résulte de forces de répulsion qui
s'exercent entre les particules argileuses, entraînant une augmentation
de volume à mesure que la teneur en eau augmente. Le gonflement des
particules argileuses, à l'échelle microscopique, est directement
lié à leurs Propriétés minéralogiques,
électrochimiques et à leurs surfaces spécifiques qui
varient d'une famille d'argiles à l'autre. D'après Morel (1996)
et Mouroux et al. (1988), le phénomène de gonflement paraît
relever de deux causes :
- l'hydratation des espaces interfoliaire, entraînant
une augmentation de la porosité interfoliaire (gonflement interfoliaire
ou gonflement cristallin).
- la répulsion entre les particules, soit
l'augmentation de la porosité interfoliaire et inter particulaire
pouvant affecter toutes les argiles (gonflement inter particulaire ou
gonflement osmotique).
CHAPITRE 1 RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES
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2.2.1.1. Hydratation des espaces inter foliaires :
Lors de l'hydratation d'une éprouvette d'argile
sèche, l'eau pénètre dans l'espace inter foliaire et
s'organise en couches mono moléculaires, puis interagit avec les
feuillets et les cations déjà présents. Cette hydratation
favorise la création d'une pression, appelée pression de
disjonction, qui a pour conséquence une augmentation de la distance
inter foliaire et donc un gonflement de l'ensemble des deux feuillets, c'est le
gonflement cristallin (Yong, 1999).
Ce gonflement n'est possible que lorsque les liaisons
interfeuillets sont très faibles pour laisser pénétrer
l'eau dans l'espace interfoliaire. C'est le cas par exemple de la
montmorillonite.
Le phénomène de gonflement est influencé
par la nature des cations interfoliaire. Ainsi la montmorillonite sodique
(Na+) gonfle plus qu'une montmorillonite calcique (Ca2+)
(Dardaine et al, 1985; Saiyouri, 1996). En effet, le rayon ionique de
Na+est plus proche de la taille de la molécule d'eau et son
interaction avec cette dernière est plus faible que pour le cation
Ca2+. L'eau se répartit alors plus facilement à la
surface du feuillet.
Dans les argiles illitiques, le gonflement cristallin est
très faible et il est quasiment inexistant dans les kaolinites.
D'après Tessier (1990), ce type de gonflement ne
représente qu'environ le dixième du gonflement macroscopique
total d'une argile gonflante. Il est donc nécessaire selon lui
d'envisager un autre mécanisme de gonflement que celui relevant
uniquement des seules variations interfoliaire.
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