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Rapport Technique NTB 87-01

Thermodynamique du gonflement de systèmes eau-bentonite, eau-métabentonite, eau-illite

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Les isothermes d'adsorption de vapeur d'eau et les enthalpies d'immersion dans l'eau de 15 échantillons d'argiles naturelles (bentonites, métabentonites, illites) ont été mesurées à 20°C. Ces mesures avaient pour but, d'une part, d'étudier l'influence du traitement des solides aux ultrasons, et d'autre part, d'observer la variation d'adsorption d'eau à différentes étapes du processus d'illitisation de la montmorillonite.

En ce qui concerne le traitement aux ultrasons, nous pouvons affirmer qu'il influence relativement peu les différents échantillons, mise à part la Métabentonite B. Cette dernière présente en effet une augmentation assez importante de la surface BET et du volume des micropores, ainsi que des pressions de gonflement à tous les taux d'hydratation. Les autres solides vont plutôt dans le sens d'une diminution de la surface BET et de la pression de gonflement à faible degré d'hydratation. Par contre, pour des quantités d'eau adsorbée élevées, la pression de gonflement augmente après traitement aux ultrasons, conformément aux observations de Kahr et Müller-Vonmoos. Cependant, il n'est pas possible, à partir de mesures faites à un seul contenu en eau, de tirer des conclusions pour toute autre teneur en humidité.

Nous avons également observé que l'adsorption est fortement influencée par le contenu en K+ dans l'argile. Plus il est élevé, plus l'adsorption est faible, d'où diminution de la pression de gonflement et de l'enthalpie d'immersion.

Enfin, en raison des difficultés rencontrées pour trouver un bon modèle mathématique ajustant la variation d'enthalpie d'immersion en fonction de la quantité d'eau pré-adsorbée, nous ni avons pu discuter en détails de l'entropie des molécules adsorbées. Nous nous sommes limités à quelques considérations à caractère qualitatif.

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