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Stabilisation des sols gonflants.

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par DJOUDI A.KRIM NEDJAHI A.RAOUF
SOUK AHRAS -  Master en géotechnique 2015
  

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1.3.2. Le groupe des smectites :

Argiles de type 2 / 1 ou TOT :

Les minéraux de cette famille sont composés d'une couche octaédrique en sandwich entre deux couches tétraédriques (figure 1.4a). Les liaisons entre la couche tétraédrique et les couches octaédriques sont assurées par les atomes d'oxygène appartenant aux deux couches et constituant la majorité des anions de la surface des deux couches octaédriques.

À la différence de la kaolinite, les smectites sont chargées négativement. Ce déficit de charge est compensé par l'adsorption de cations en solution dans l'eau, qui viennent se placer entre les feuillets de smectite, accompagnés de molécules d'eau d'hydratation. L'épaisseur d'une couche de smectite est de 9,6 A°. Le représentant le plus important de cette famille de minéraux est la montmorillonite.

Figure (1.4a) : Structure d'un feuillet de smectite

CHAPITRE 1 RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES

11

Figure (1.4b) : Cristaux des particules de smectite vus au microscope électronique.

Ce qui différencie la famille des smectites des autres minéraux argileux est la substitution abondante des cations Al3+ et Si4+ par d'autres cations. Ainsi, l'aluminium des couches octaédriques peut être remplacé par le magnésium, le fer, le nickel, le lithium ou par d'autres cations. Les cations Al3+ peuvent remplacer les cations Si4+ dans les couches tétraédriques. Les cavités octaédriques formées par l'empilement de deux couches élémentaires d'hydroxyles et/ou d'oxygène ne sont pas toutes accessibles aux cations. Ces cavités sont occupées à raison de deux sur trois par les cations trivalents d'aluminium. Les substitutions d'aluminium dans les couches octaédriques peuvent être atome par atome, comme elles peuvent consister en la substitution de chaque paire de cations Al3+ par trois cations divalents tels que les cations de magnésium Mg2+. Lorsque les cations divalents de magnésium remplacent les cations d'aluminium, tous les sites disponibles sont alors occupés.

Entre différents feuillets de smectite, deux plans contenant des atomes d'oxygène sont en contact. Il s'ensuit que la liaison est plus faible que pour la kaolinite. De ce fait, les particules de smectite sont de très petites tailles et ont tendance à former des feuillets de très faible épaisseur, pouvant parfois correspondre à l'épaisseur d'une seule cellule. Par ailleurs, la surface spécifique des smectites est relativement grande, ce qui favorise la pénétration des fluides polaires, tels que l'eau, entre les feuillets d'argile. Les minéraux de cette famille, notamment la montmorillonite, sont de ce fait les principaux responsables du phénomène de gonflement observé à l'échelle macroscopique.

Suivant la nature des cations occupant les sites tétraédriques et octaédriques, on distingue les minéraux listés dans le tableau 1.3.

CHAPITRE 1 RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES

12

 

Minéraux

substitution dans le
feuillet tétraédral

substitution dans le feuillet octaédral

Famille des
smectites

Montmorillonite

Pas de substitution

1Mg2+ se substitue à1 Al3+ à raison de1/6

Beidellite

Substitution de Si

par Al

Pas de substitution

Nontronite

Substitution de Si par

Al

Substitution de Al3+par Fe3+

Famille des smectites tri-octaédrales

Hectorite

Pas de substitution

Substitution de Mg2+ par Li2+

Saponite

Substitution de Si

par Al

Substitution de Mg2+ par Fe3+

Sauconite

Substitution de Si par

Al

Substitution de Mg2+par Zn2+

Tableau 1.3 : Caractéristiques des minéraux du groupe des smectites.

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