Propriétés Chimiques et Physiques des argiles de Thicky et de Sébikotane

Pétrographie

Argile de Thicky

Le village de Thicky se situe à 4 km au sud de la nationale Dakar-Kaolack entre Ndiass et Sindia ;La carrière argileuse est localisée entre Sindia et Popenguine.Ces argiles de thicky sont pétrographiquement homogènes. La couleur dominante est le gris (photo ) on observe parfois des bancs d’épaisseur variables qui ont une teinte brune.

Argile de Sébikotane

La commune de Sébikotane se situe sur la nationale Dakar- Thiès. La carrière argileuse apparaît entre la nationale et la voie ferrée .Les argiles de Sébikotane sont homogènes et de couleur dominante le gris –noirâtre et parfois on observe une couleur demi –grasse (photo ).Ces sites sont localisés sur la carte.

Minéralogie

Les principales phases minéralogiques qui constituent les argiles de Thicky sont :
-La kaolinite.
-L’illite.
-Des argiles gonflantes de type smectites. Ce ci est donné par la diffractométrie aux rayons X.
En ce qui concerne les argiles de Sébikotane ,nous n’avons pu trouver la diffractométrie .
Certains auteurs ont montré une relation entre la composition chimique des arènes granitiques processus de formation des minéraux argileux.

Analyse physique

L’analyse physique porte sur les essais d’identification géotechniques réalisés sur les échantillons scalpés à la maille 5 mm et sont réalisés sur les formulations suivantes.

Teneur en eau naturelle (Wn )et Densité apparente par pesée hydrostatique

La teneur en eau notée w est définie comme étant le rapport du poids de l’eau libre(Ws) présente dans un certain volume de sol, au poids des éléments solides(Ws) compris dans ce volume . La densité apparente elle correspond au poids de matériau(phase liquide + phase propriétés Chimiques et Physiques des argiles de Thicky et de Sébikotane

Introduction

Pour tester de l’aptitude des argiles de Thicky et de Sébikotane à être utilisées dans la solide) contenue dans une unité de volume de l’échantillon. Pour déterminer la densité apparente ,on mesure le volume de l’échantillon .Et pour ce faire ,on pèse l’échantillon pour obtenir son poids noté P1 ; ensuite on le paraffine afin d’éviter toute imbibition d’eau et on le pèse, on obtient un poids P2. On plonge l’échantillon paraffiné dans un seau d’eau relié à une balance, on lit le poids de l’échantillon immergé, soit P3. Le volume total de l’échantillon paraffiné noté Vt= P2-P3.
Le poids de la paraffine Pp= P2-P1.
Connaissant la densité de la paraffine(0.9) et son poids Pp, on calcule son volume Vp= Pp/ 0.9.
Le volume de l’échantillon Ve= Vt-Vp.
La densité apparente γh= P1/ Ve. . Les résultats obtenus sur la teneur en eau et la densité apparente pour les argiles de Thicky et de Sébikotane sont consignés dans le tableauII-2.

Les Limites d’ ATTERBERG

Les limites d’ATTERBERG sont des constantes physiques définies par l’ingénieur suédois ATTERBERG et standarisées par CASAGRANDE pour leur utilisation dans la classification des sols. L’essai a été réalisé selon la norme NFP-94-051
Elles donnent la teneur en eau du sol à l’état de transition considéré.
La détermination des limites d’ATTERBERG est effectuée sur la fraction granulaire qui passe à travers le tamis 0,4 mm car se sont les seuls éléments sur les lesquels agit l’eau en modifiant la consistance.
Le mode opératoire consiste à laver le matériau au tamis 0,4 en récupérant le passant sur lequel on effectue les opérations. Appareil de CASAGRANDE (photo3).

Limite de Liquidité (Wl )

Elle marque le passage de l’état liquide à l’état plastique. La limite de liquidité se mesure avec la boite de CASAGRANDE et elle représente la teneur en eau qui correspond à la fermeture du rainure sur 1 cm en 25 coups de chocs.

Limite de plasticité ( Wp )

Elle marque le passage de l’état plastique à l’état solide du matériau .Wp est la teneur en eau ( % pondéral ) du matériau sec pour laquelle un petit rouleau de mortier d’argile fine se brise en tronçon de 1à2cm de longueur lorsque son diamètre atteint 3mm.
Dans nos essais, Wp est déterminée toujours à la suite de Wl.

L’indice de plasticité (Ip)

Il caractérise la plasticité de l’argile. Ip précise aussi les risques de déformation du matériau.
On a constaté que plus Ip est important, plus le gonflement par humidification de l’argile et son retrait par dessiccation seront importants .Ip=Wl _ Wp.

L’indice de consistance.(Ic)

Il permet de caractériser sous l’angle de teneur en eau l’ état naturel d’un sol par rapport aux limites d’ATTERBERG.
L’analyse chimique a été réalisée selon le processus de l’attaque totale ; elle consiste à prendre une quantité de poudre de l’échantillon d’argile et de le faire attaquer par de l’acide fluorhydrique (HF) , de l’acide hypochlorite (HClO4) et de l’acide chlorhydrique (HCl).
HF attaque la silice (SiO2), HClO4 attaque les autres éléments (Al2O3, Fe2O3 ,CaO , MgO ,…. ) par oxydation. L’acide chlorhydrique est utilisé pour la dissolution de ces éléments. La silice est attaquée selon la réaction. SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O L’analyse proprement dite est effectuée en prenant le liquide obtenu et à le faire passer au spectroscope au chlore qui caractérise chaque élément par sa longueur d’onde .
L’analyse du tableau ci-dessus nous montre que les argiles de Sébikotane et de Thicky contiennent toutes plus de SiO2 ;ensuite viennent en seconde et en troisième position Al2O3 et MgO pour les argiles de Sébi et Al2O3 et Fe2O3 pour les argiles de Thicky. En dernière position nous avons TiO2 pour Sébi et CO2 pour Thicky.
Les argiles de Thicky contiennent plus de SiO2 et de Fe2O3 que celles de Sébi qui contiennent une teneur en CaO ; MgO ; CO2 ; P2O5 ; plus importante.
Mais la différence entre ces éléments n’est pas tellement grande.

Interprétation

Selon nos analyses effectuées , les argiles de Thicky et de Sébi sont différentes du point de vue de la couleur (état cru : couleur noire pour Sébi et brune pour Thicky ;à prés cuisson , couleur rouge foncée pour Sébi et rouge claire pour Thicky ) mais aussi du point de vue des propriétés physiques.
Ces différences sont en grande partie les conséquences de l’écart des teneurs en SiO2 , Al2O3 ;Fe2O3 ; CaO ; MgO existant entre ces argiles.
La silice (SiO2) non liée à Al2O3 diminue le pouvoir liant des argiles ; augmente la porosité des pièces une fois cuites et abaisse leur solidité.
L’alumine est un élément qui renforce la plasticité de l’argile en donnant un produit mécaniquement résistant ; elle permet aussi aux produits de résister à des températures élevées .Pour avoir des produits cuits de bonne qualité, la teneur en alumine doit varier entre 10 et 30% ce que nous avons avec l’argile de Thicky ;à 1050°C par exemple , les carreaux confectionnés avec l’argile de Thicky résistent mieux que ceux de Sébi ce qui se traduit par une perte moins importante pour Thicky que pour Sébi.
Le CaO produit des fissuration des produits crus exposés à l’air ; CaO en excès entraîne également des gonflements au moment de la cuisson provoquant ainsi l’éclatement des articles cuits ; c’est ce que nous avons constaté avec les argiles de Sébi qui contiennent 3.70% de CaO.
La couleur rouge foncée des carreaux de Sébi est traduite par une teneur en Fe2O3 et de MgO plus importante de cette argile. Mais une quantité importante de fer abaisse la réfractairité de l’argile.
Le Na2O et le K2O abaissent la température de frittage de l’argile ( frittage de l’argile : l’ensemble des processus de retrait ,d’élévation de densité et de la résistance aux argiles pendant la cuisson )

Résultats des analyses physiques

Ces résultats concernent la teneur en eau et la densité apparente et les résultats des études d’identification.

Teneur en eau et Densité apparente

L’analyse a été réalisée au CEREEQ dans la salle de Cisaillement section Sols et Fondation ; les résultats que nous avons trouvés sont consignés dans le tableau cidessous Confère page .

Etudes d’identification

Etudes granulométriques

L ‘analyse granulométrique nous a donné les résultats présentés dans le tableau3.
La figureII-1 donne les courbes granulo-sédimentométriques obtenues en représentant le pourcentage de passants en fonction de leur diamètre comme nous l’indique le tableau .Ces courbes permettent de définir plusieurs classes de grains en fonction de leurs tailles ;ainsi donc elles s’étalent des argiles jusqu’aux graviers.

Limites d’ Atterberg

Les résultats des tableauxII-4…II-10 sont traduits sur les figuresII-2…II-9 qui donnent la teneur en eau en fonction du nombre de coups .Les figures nous donnent la teneur en eau en en fonction du nombre de coups .Ces figures nous donnent la teneur en eau en fonction du nombre de coups . Pour déterminer la limite de liquidité Wl ,on réalise un certain nombre de mesures ; on réalise quatre essais qui s’échelonnent régulièrement entre 15 et 35 coups séparés de 4 coups .  Wl est la teneur en eau qui correspond en 25 coups ; donc pour déterminer Wl ,on trace cette droite et on projette le point 25 iéme coups sur la droite .
La teneur en eau Wl est proportionnelle au nombre de coups ; quant le nombre de coups augmente , la teneur en eau diminue ; ce qui est normal car quant le nombre de chocs augmente, il y’a de plus en plus de fermeture de la rainure et il y’a de moins en moins de vides ce qui chasse l’eau de ces vides . Cela est à l’origine de la décroissance de W quant N augmente.

Conclusion

Il ressort de l’étude des propriétés chimiques et physiques des argiles de Thicky et de Sébikotane qu’il s’agit des argiles kaolinites surtout celles de Thicky(rapport des éléments SiO2/Al2O3=2).
Cette étude met aussi un accent particulier sur la granulométrie de l’argile qui a une influence sur la stabilité de la structure.
L’influence de la granulométrie se manifeste aussi sur les produits cuits (carreaux) ; celle-ci sera la principale question dans le chapitreIII.