Hostname: page-component-848d4c4894-xfwgj Total loading time: 0 Render date: 2024-06-21T05:23:41.389Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Comportement hydrique et évolution structurale et texturale des montmorillonites au tours d'un cycle de dessiccation-humectation: partie I. Cas des montmorillonites calciques

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2018

H. Ben Rhaiem ,
D. Tessier  and
Ch. H. Pons
H. Ben Rhaiem
Affiliation:
Laboratoire de Cristallographie (UA 810), Université d'Orléans, 45046 Orléans Cedex
D. Tessier
Affiliation:
INRA, Station de Science du Sol, 78000 Versailles, France
Ch. H. Pons
Affiliation:
Laboratoire de Cristallographie (UA 810), Université d'Orléans, 45046 Orléans Cedex
Get access Rights & Permissions [Opens in a new window]

Résumé

L'évolution structurale et texturale ainsi que le comportement hydrique de deux montmorillonites-Ca (Wyoming et grecque) ont été éudiés par microscopic électronique à transmission (MET) et plus précisément par analyse de la diffusion aux petits angles des rayons X (DPAX). L'étude au MET a permis de montrer qu'à faible contrainte, le matériau est formé par un réseau de particules déformables délimitant des pores de grandes dimensions (~2 μm). L'étude en DPAX des mêmes systèmes soumis à une contrainte de type succion a montré que: 1. Lors de la première dessiceation il y a d'abord déformation du réseau sans regroupement des particules (p ⩽ 1 bar), puis regroupement des particules face-face pour former des particules de plus grande épalsseur (p > 1 bar). On montre aussi que l'eau est essentiellement extraite de la porosité interparticulaire. 2. Lors de la réhydratation, on met en évidence qu'après dessiccation le système perd une grande partie de son aptitude à, reprendre de l'eau et que cette perte est d'autant plus importante que le niveau de dessiccation préalable a été élevé. Ceci est dû au falt qu'une partie de la porosité est réduite fi des espaces ayant la propriété de l'espace interfoliaire.

Abstract

Abstract

The structural and textural changes and swelling behaviour of two Ca-montmorillonites (Greek and Wyoming) were studied by TEM and small-angle XRD. When examined by TEM at low stress, the texture was a network of particles enclosing large-size pores (~2 μm). XRD examination of the clays under suction showed that: 1. When first dried, the network changed configuration without coalescence of the particles (p ⩽ 1 bar). Afterwards, the particles became bound face-to-face and formed thicker groupings (p > 1 bar). Water was also found to be derived essentially from inter-particle porosity. 2. During rehydration the desiccated system had lost, to a great extent, its ability to recover water, this loss being greater the higher the preliminary desiccation. This is due to the fact that porosity was confined in part to spaces which had the same property as the interlayer space.

Type
Research Article
Information
Clay Minerals , Volume 21 , Issue 1 , March 1986 , pp. 9 - 29
Copyright
Copyright © The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland 1986

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Bibliographie

Aylmore, L.A.G. & Quirk, J.P. (1959) Swelling of clay-water systems. Nature 183, 1752–1753.Google Scholar
Aylmore, L.A.G. & Quirk, J.P. (1962) The structural status of clay systems. Clays Clay Miner. 9, 104–130.Google Scholar
Banin, A. & Lahav, N. (1968) Optical study of particle size of montmorillonite with various adsorbed cations. Nature 217, 1146–1147.Google Scholar
Barshad, I. (1953) Adsorptive and swelling properties of clay water system. Clays Clay Miner. 1, 70–77.Google Scholar
Ben Rhaiem, H. (1983) Etude du comportement hydrique des montmorillonites calciques et sodiques par analyse de la diffusion des rayons X aux peats angles. Mise en évidence de la transition solide hydraté-gel. Thèse Univ. Orléans, 136 pp.Google Scholar
Blackmore, A.V. & Miller, R.D. (1961) Tactoïd size and osmotic swelling in calcium montmorillonite. Soil Sci. 169–173.Google Scholar
Bolt, G.H. (1956) Physico-chemical analysis of the compressibility of pure clays. Geotechnique 6, 86–93.Google Scholar
Brindley, G.W. & Brown, G. (1980) Crystal Structures of Clay Minerals and their X-ray Identification. Mineralogical Society, London.CrossRefGoogle Scholar
Calle, C. de la (1977) Structure des vermiculites, facteurs conditionnant les mouvements des feuillets. Thèse Univ. Paris VI, 133 pp.Google Scholar
Calle, C. de la (1982) Estudio del orden-desorden en una nontronita potasica anhidra por difraccion de rayos. X. Clay Miner. 17, 301–311.Google Scholar
Calle, C. de la, Plançon, A., Pons, C.H., Dubernat, J., Suquet, H. & Pezerat, H. (1984) Mode d'empilement des feuillets dans la vermiculite sodique hydratée à une couche (phase à 11-85Å). Clay Miner. 19, 563–578.Google Scholar
Concaret, J. (1967) Etudes des mécanismes de la destruction des agrégats de terre au contact de solutions aqueuses. Ann. Agron. 18, 65–90. 91-93.Google Scholar
Croney, D. & Coleman, J.D. (1954) Soil structure in relation, to soil suction (pF). J. Soil Sci. 5, 75–84.Google Scholar
Guinier, A. (1964) Théorie et Technique de la Radiocristallographie. Dunod, Paris.Google Scholar
Henin, S. (1971) Les conceptions des agronomes concernant les éats de l'eau dans les sols. Bull. Groupe Français desArgiles XXIII, 9–17.Google Scholar
Mering, J. (1946) On the hydration of montmorillonite. Trans. Farad. Soc. 42B, 205–219.Google Scholar
Mering, J. (1949) L'interférence des rayons X dans les systèmes a stratification désordonnée. Acta Cryst. 2, 371.Google Scholar
Mering, J. (1975) Smectites. Pp. 97–119 in: Soil Components. Vol. 2, Inorganic Components (Gieseking, J. E., editor). Springer-Verlag, New York, Heidelberg, Berlin.CrossRefGoogle Scholar
Mering, J. & Tchoubar, D. (1968) Interprétation de la diffusion centrale des rayons X par les systémes poreux. I. J.A.C. 1, 153–165.Google Scholar
Millot, G. (1964) Géologie des Argiles. Masson éd., Paris, 369 pp.Google Scholar
Monnier, G., Stengel, P. & Fies, J.C. (1973) Une méhode de mesure de la densité apparente de petits agglomérats terreux. Application à l'analyse des systèmes de porosité du sol. Ann. Agron. 24, 533–545.Google Scholar
Norrish, K. (1954) The swelling of montmorillonite. Disc. Faraday Soc. 18, 120–134.Google Scholar
Pedro, G. (1976) Sols argileux et argiles. Eléments généraux en rue d'une introduction àleur étude. Science du Sol 2, 69–84.Google Scholar
Plançon, A. (1976) Phénomène de diffraction produit par les systémes stratifiés comportant simultanément des feuillets de natures différentes et des fautes d'émpilement. Application à I'etude qualitative et quantitative des dé fauts dans les kaolinites partieltement désordonnées. Thèse de Doctorat d'Etat, Univ. Orléans.Google Scholar
Pons, C.H. (1980) Mise en évidence des relations entre la texture et la structure dans les systémes eau-smectites par diffusion aux petits angles du rayonnement X synchrotron. Thèse, Univ. Orléans.Google Scholar
Pons, C.H., Tchoubar, C. & Tchoubar, D. (1980) Organisation des molécules d'eau à la surface des feuillets dans un gel de montmorillonite-Na. Bull. Mindral. 103, 452–456.Google Scholar
Pons, C.H., Rousseaux, F. & Tchoubar, D. (1981) Utilisation du rayonnement synchrotron en diffusion aux petits angles pour l'étude du gonflement des smectites. I: Etude du systéme eau-montmorillonite-Na en fonction de la température. Clay Miner. 16, 23–42.CrossRefGoogle Scholar
Pons, C.H., Rousseaux, F. & Tchoubar, D. (1982) Utilisation du rayonnement synchrotron en diffusion aux petits angles pour l'étude du gonflement des smectites. II: Etude de différents systèmes eau-smectites en fonction de la température. Clay Miner. 17, 327–338.Google Scholar
Quirk, J.P. & Aylmore, L.A.G. (1971) Domains and quasi-crystalline regions in clay systems. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 35, 652–654.Google Scholar
Quirk, J.P. (1968) Particle interaction and soil swelling. IsraëIJ. Chem. 3, 213–234.Google Scholar
Robert, M. & Tessier, D. (1974) Méthode de préparation des argiles des sols pour études minéralogiques. Ann. Agron. 25, 859–882.Google Scholar
Robertson, R.H.S., Tessler, D. & White, J. (1982) The texture of an English fuller's earth. Clay Miner. 17, 255–257.CrossRefGoogle Scholar
Saez-Aunon, J., Pons, C.H., Iglesias, J.Z. & Rausell-Colom, I.A. (1983) Etude du gonflement des vermiculites-ornithines en solution saline par analyse de la diffusion des rayons X aux petits angles. Méhode d'interprétation et recherche des paramétres d'ordre. J.A.C. 16, 439–448.Google Scholar
Schofield, R.K. (1935) The pF of the water in soil. Trans. 3rd Int. Cong. Soil Sci. 2, 37–48.Google Scholar
Tessier, D. & Pedro, G. (1976) Les modalités de l'organisation des particules dans les matériaux argileux. Evolution des diverses argiles calciques au cours des phénomènes de retrait. Science du Sol 2, 85–100.Google Scholar
Tessier, D. (1978) Etude de l'organisation des argiles calciques. Evolution au cours de la dessiccation. Ann. Agron. 29, 319–355.Google Scholar
Tessier, D. & Berrier, J. (1978) Observations d'argiles hydratées en microscopic électronique à balayage; importance et choix de la technique de préparation. Proc. Vth Int. Working Meeting Soil Micromorphology, Granada, 117–135.Google Scholar
Tessier, D. & Pedro, G. (1980) Sur les propriétés de gonflement des argiles dans les sols. C.R. Acad. Sci. Paris 291D, 461–464.Google Scholar
Tessier, D. (1984) Etude expérimentale de l'organisation des matériaux argileux. Hydratation, gonflement et structuration au cours de la dessiccation et de la réhumectation. Thèse de Doctorat d'Etat. Univ. Paris VII, 361 pp.Google Scholar
Van Olphen, H. (1977) An Introduction to Clay Colloid Chemistry. John Wiley and Sons, London.Google Scholar