genie civil et geotechnique

Ces méthodes sont importantes dans le domaine des céramiques. Le tableau 2.2 résume les données TGA et DTA pour différentes argiles.

La méthode de spectroscopie infrarouge consiste à soumettre une suspension argileuse diluée (< 1mg dans une solution de KBr) à une gamme de rayonnmenent infrarouge. Les argiles absorbent le rayonnement selon les fréquences de vibrations de leurs composés cristallins (e.g., OH, Si-Al-F dans tétraèdre, Mg dans octaèdre, liaison Si-O-Si dans tétraèdre). La figure (Fig. 2.4) illustre les différents modes de vibration (i.e., “ stretching, bending, molecular vibration ”).

Des exemples de spectres IR sur différentes argiles pures sont reportés à la figure 2.5. L’énergie absorbée est reporte en fonction de la fréquence du rayonnement. La position des pics dans le diagramme est caractéristique des liaisons atomiques. par exemple pour le groupement OH, la position de la bande d’absorption va dépendre du type de feuillet (di- ou tri-octaédrique), de la nature des cations dans le site octaédrique et du taux d’occupation.

La microscopie électronique à balayage est basée sur l’interaction entre un faisceau d’électron et une matrice cristalline ou non. Le faisceau d’électrons secondaires ou celui des électrons rétro-diffusés sont utilisés pour obtenir une image de l’échantillon irradié avec une résolution de l’ordre de 0.01 micron. Cette technique donne des informations sur le relief de l’échantillon, la morphologie des grains et leur agencement (Fig. 2.6). En

Le microscope électronique en transmission permet d’étudier la forme des particules argileuses (Fig. 2.7). Une suspension d’argile est déposée sur une grille de Cu recouverte d’un film de matière organique (collodion). Le faisceau d’électron est absorbé davantage par les argiles que par la matière organique du support, ceci donne une ombre indicatrice de la forme des particules.

s rayons X (0.1 < λ < 10nm) sur un échantillon argileux orienté ou non. Le rayonnement pénètre le cristal, il y a absorption dune partie de l’énergie et excitation des atomes avec émissions de radiations dans toutes les directions. Les radiations émises par des plans atomiques qui sont en phases vont engendrer un faisceau cohérent qui pourra être détecté. La condition pour que les radiations soit en phase s’exprime par la loi de Bragg nλ = 2d sinθ

Illite : espace basal = 10 Angströms Figure 2.8 – définition de l’espace basal à 10A pour une illite (Moore & Reynolds, 1989). dans l’identification des assemblages argileux complexes (i. ntroduction des rayons X consiste à appliquer un rayonnement de la longueur d’onde deombre entier correspondant à l’ordre de la diffraction , ou inter-réticulaire), en angströms haque famille argileuse sera caractérisée par sa valeur de d (Fig. 2.8).

o, Cu) bombardée par un faisceau d‘électrons produit par un filament chauffé. La radiation émise sort par des fenêtres de Be. Le spectre émis, par exemple par une anode de Cu (Fig. 2.9), consiste en un fond continu produit suite à la collision d’électrons sur l’anode. Ces électrons convertissent leur énergie cinétique en rayonnement X. A ce spectre s’ajoute des pics (radiations caractéristiques) qui correspondent à l’énergie libérée suite aux réarrangements des électrons suite à l’éjection de 1 ou plusieurs électrons lors de l’excitation. Les raies Kα1,α2 correspondent à des transitions entre les orbitales L et K, les raies caractéristiques Kβ aux transitions de l’orbitale M à l’orbitale K (Fig. 2.10).

rections selon des fronts d’onde qui se propagent (Fig.2.11). Les rayons vont interférer entre eux et le faisceau diffracté mesuré constitue la résultante des interférences constructives. Des centres de dispersion (par exemple des atomes) régulièrement disposés vont engendrer des interférences constructives à des endroits particuliers et destructives à d’autres endroits. Les fronts d’onde résultant de points d’interférences constructives vont engendrer des cônes de diffraction. Les interférences entre les différents cônes de diffraction produisent à nouveau des interférences constructives. Pour une rangée d’atomes, le rayon diffracté se produit selon

ngle d’incidence. Le rayonnement est dispersé dans toutes les directions. Tous les rayons émis par les atomes d’un même plan sont en phase et contribuent au faisceau diffracté. Ceci est valable pour toutes les rangées d’atomes. La différence de chemin entre le faisceau incident qui arrive sur la 1ère ou la 2ième rangée est équivalente à 2dsinθ. Par conséquent, les rayons dispersés seront en phase et se renforceront si la différence de chemin parcouru est égale à un nombre entier de la longueur d’onde du rayonnement incident λ.

L’appareillage comporte un tube de rayons X refroidi par un système de circulation d’eau (Fig. 2.12). Le rayonnement X est focalisé sur l’échantillon via un système de fentes (Fig. 2.13). Le détecteur est positionné par rapport à l’échantillon et se déplace avec l’angle d’incidence θ. L’échantillon et le détecteur sont couplés. La rotation de 2θ du détecteur s’accompagne d’une rotation de θ de l‘échantillon. Ceci permet de conserver un angle d’incidence et de diffraction identique θ, équivalent à la moitié de l’angle de diffraction (2θ). L'énergie du faisceau diffracté est enregistrée selon l’angle de diffraction (Fig. 2.14). Ensuite les spectres de diffraction ou diffractogrammes soit interprétés manuellement ou via un logiciel de traitement.

Cependant il faut considérer les différents ordre de diffraction n (Fig. 2.17). Une même espèce argileuse aura donc plusieurs pics de diffraction correspondant à différentes valeurs de d: d/1 (n=1), d/2 (n=2), d/3 (n=3),...