Généralité sur l’argile

L’argile la plus étudiée dans l’industrie de la recherche est la montmorillonite (MMT) (Brigatti, Galan et Theng, 2006). La base de cette recherche a été étudiée sur ce type d’aluminosilicate. De par sa structure et sa composition chimique, elle est celui ayant le plus de pouvoir renforçant (Uddin, 2008). Cette argile a été impliquée dans la synthèse pré biotique de biomolécules et des différentes sources de la vie sur terre. Les argiles sont également devenues indispensables à la vie moderne (Gul et al., 2016). Elles ont été connues et utilisées par les humains depuis l’antiquité. Elle est le matériau de base de nombreux types de céramiques, telles que la porcelaine, des briques, des tuiles et des appareils sanitaires, ainsi qu’ils sont un des constituants essentiels des matières plastiques, les peintures, le papier, le caoutchouc et les produits cosmétiques. L’argile est non polluante et peut être aussi utilisée en tant qu’agent d’élimination de polluant (Bergaya et Lagaly, 2006).

Ainsi, le potentiel de certaines argiles à disperser sous forme de particules unitaires d’une taille nanométrique dans une phase de polymère, formant des matériaux nanocomposites ayant des propriétés supérieures est d’une grande importance pour le futur proche (Bergaya et Lagaly, 2006; Bergaya et Lagaly, 2013; Gul et al., 2016). La diversité des structures et propriétés des argiles et des minéraux argileux et de leurs larges applications rendent difficile la compilation d’un texte de référence complet sur la science de l’argile (Bergaya et Lagaly, 2013).

Nomenclature de l’argile

Georgius Agricola (1494–1555), le fondateur de la géologie, était apparemment le premier à avoir formalisé une définition de l’argile (Guggenheim et Martin, 1995). Le comité de nomenclature commun (CNC) a défini «l’argile» comme un matériau naturel composé principalement de minéraux à grains fins, qui est généralement en plastique à des teneurs en eau appropriées (Guggenheim et Martin, 1995). Opérationnellement, la «plasticité» peut être définie comme la capacité (d’un matériau d’argile) pour être moulé dans une certaine forme, sans se rompre lorsque le stress est appliqué (Grim, 1968), et pour cette forme à être retenu après que le stress soit enlevé (Guggenheim et Martin, 1995). Cependant, dans l’ingénierie, la plasticité est mesurée ou exprimée en termes de «indice de plasticité», qui est, la différence de teneur en eau entre les limites liquides et plastiques du matériau argileux (Bergaya et Lagaly, 2013). En règle générale, une argile avec un indice de plasticité > 25% auraient tendance à se dilater ou gonfler lorsqu’il est mouillé (Bergaya et Lagaly, 2006).

Bien que la taille des particules soit un paramètre clé dans toutes les définitions de l’argile, il n’y a pas de limite supérieure généralement acceptée. Cependant, certaines disciplines et professions définissent classiquement une taille maximale de particules d’argile. Dans la pédologie, par exemple, la «fraction d’argile» se réfère à une classe de matériaux dont les particules sont <2 mm de diamètre sphérique équivalent (d.s.e.) (Moore, Guggenheim et Martin, 1996) .

En effet, le mot «argile» dans de nombreuses publications est souvent englobé dans des termes tels que «solide microporeux» ou «matériau stratifié» (Bergaya et Lagaly, 2006; Grim, 1953; Grim, 1962; 1968). Comme l’argile est utilisée sous plusieurs termes .

Propriétés d’argile

Les minéraux argileux sont caractérisés par certaines propriétés :
a) l’anisotropie des couches ou de particules (Bergaya, Jaber et Lambert, 2011);
b) durcissement suite au séchage à cuisson ; cela s’applique pour la plupart des minéraux argileux (Bergaya et Lagaly, 2006);
c) une structure en couches avec une dimension de l’ordre du nanomètre (Bergaya et Lagaly, 2006; Bergaya et Lagaly, 2013);
d) plasticité (Bergaya et Lagaly, 2013);
e) l’épaisseur de la couche 1 : 1 est d’environ 0,7 nm, et celle de la 2:1 est d’environ 1 nm (Bergaya, Jaber et Lambert, 2012);
f) l’existence de plusieurs types de surfaces : les surfaces basales externes (plans) et des surfaces de bord, ainsi que les surfaces internes (Annabi-Bergaya et al., 1980; 1981; Annabi-Bergaya, Estrade-Szwarckopf et Van Damme, 1996);
g) la facilité avec laquelle l’extérieur, et souvent aussi la surface interne peuvent être modifiés (par adsorption, échange d’ions ou greffage) (Bergaya et Lagaly, 2006).

Structure et minéralogie des minéraux d’argile

Les minéraux argileux sont classés en différentes catégories dans la littérature. Ces classifications sont basées sur leur origine et leur structure chimique (Obaje, Omada et Dambatta, 2013). Cette classification est principalement due à la variation de leur structure en couches semblable à une feuille (Bergaya, Jaber et Lambert, 2012). Les principaux groupes comprennent la kaolinite, des smectites, l’illite etle groupe des chlorites. Les minéraux argileux peuvent être classés en quatre grands groupes (Gul et al., 2016).