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Technischer Bericht NTB 86-14

Wasseraufnahme und Wasserbewegung in hochverdichtetem Bentonit

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L'adsorption d'eau des bentonites MX-80 et Montigel a été étudiée par la méthode classique de détermination de la chaleur d'immersion et de l'isotherme d'adsorption-désorption. Parallèlement, on a mesuré l'élargissement de couche de la montmorillonite en fonction de la teneur en eau. L'évaluation de l'isotherme d'adsorption selon Dubinin-Radushkevich et les distances de stratification déterminées radiologiquement ont confirmé d'adsorption graduelle de l'eau. L'eau est adsorbée autour des cations interstitiels et forme une monocouche jusqu'à 10 % de teneur en eau (par rapport au contenu en montmorillonite pure sèche); entre 10 % et 20 % de teneur en eau, une couche bimoléculaire se forme. Le calcul approximatif de l'enthalpie partielle spécifique à partir des chaleurs d'immersion et de l'enthalpie libre à partir des isothermes d'adsorption a permis de déterminer l'entropie partielle spécifique de l'eau interstitielle. Il en ressort que l'eau interstitielle présente un degré d'ordre élevé. Dans cet état, la mobilité des molécules d'eau est considérablement plus petite que dans l'eau libre. A partir de l'isotherme d'adsorption et de l'élargissement de couche observé on peut supposer que l'eau dans l'espace des pores n'apparaît qu'à partir d'environ 25 % de teneur en eau (par rapport à la montmorillonite pure). Comme espace des pores sont considérés les espaces en dehors de l'espace interstitiel et des surfaces des particules de montmorillonite. Si on empêche un gonflement libre et pour des densités sèches des bentonites hautement compactées de plus de 1.8 Mg/m3 l'adsorption d'eau provoque une réduction radicale de la porosité initiale, de sorte que pratiquement toute l'eau se trouve dans l'espace interstitiel.

Le calcul de la pression de gonflement par les isothermes d'adsorption est en bon accord avec les pressions de gonflement mesurées. On peut déduire de l'analyse de l'isotherme d'adsorption selon Dubinin-Radushkevich une surface de montmorillonite des deux bentonites d'environ 750 m2/g. L'adsorption d'eau dans les bentonites compactées non saturées de densité sèche supérieure à 1.7 Mg/m3 peut être décrite comme diffusion avec un coefficient de diffusion de l'ordre de 3·× 10-10 m2/s.

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