Apport de la physico-chimie à l’étude du retrait-gonflement d’une argile plastique compactée

Contribution of physicochemistry to the study of the swelling-shrinkage behaviour of a compacted plastic clay

¹ Laboratoire MSSMat, CNRS UMR8579 et École centrale Paris Grande Voie des Vignes 92295 Châtenay-Malabry cedex Hanene.Souli@ecp.fr Jean-Marie.Fleureau@ecp.fr, France.
² Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS-Sukolilo Surabaya 60111 ( Indonésie) soemitro@sby.dnet.net.id.

Résumé

L’article présente le comportement d’une argile très plastique (w_L =170 %, I_P = 110 %), compactée à l’optimum Proctor normal, sur les chemins de drainage et d’humidification. La pression de gonflement a été mesurée par deux méthodes, avec des valeurs de 540 et 880 kPa. Les essais de drainage-humidification effectués sur des échantillons normalement consolidés, surconsolidés et compactés mettent en évidence l’effet de l’état initial. Sur le chemin de drainage, l’échantillon compacté présente un comportement surconsolidé tandis que, sur le chemin d’humidification, son gonflement est moins important que celui des matériaux normalement consolidés ou surconsolidés séchés. Pour comprendre ces différences, des mesures physico-chimiques ont été effectuées afin d’étudier le rôle des différentes catégories de pores ainsi que l’évolution de l’organisation et de la texture du matériau lors du gonflement. La porosimétrie au mercure et l’analyse thermique mettent en évidence le rôle prépondérant des pores interagrégats dans le processus de gonflement alors que la diffraction des rayons X indique que le nombre de couches d’eau adsorbées change relativement peu. La comparaison des formes des réflexions (001) permet en outre d’avoir une idée qualitative sur l’orientation des particules. Ces différentes analyses constituent un apport très important pour expliquer les observations macroscopiques.

Abstract

The paper presents a study of the hydromechanical behaviour of a very plastic (w_t = 170 %, I_P = 110 %) clay sample, compacted to the Proctor optimum, on drying-wetting paths. The swelling pressure value derived from two methods varies from 540 kPa to 880 kPa. Drying and wetting tests carried out on normally consolidated, overconsolidated and compacted clay samples highlight the influence of the initial state. On drying path, the compacted sample exhibits an overconsolidated behaviour whereas, on wetting path, its swelling is smaller than that of normally consolidated and overconsolidated dried specimens. To understand these differences, physicochemical tests were carried out to study the contribution of the different classes of pores to the swelling process, as well as the changes in the organization and fabric of the sample. Mercury intrusion porosimetry and thermal analysis highlight the predominant part of the inter-aggregate pores in the swelling process. X-ray diffraction shows that the number of layers of adsorbed water does not change very much during wetting. Furthermore, the comparison of the shapes of the (001) reflections gives a qualitative idea about particle orientation. These different analyses bring out an important contribution to explain the macroscopic observations.