interactions des fondations et des sols gonflants : pathologie ... - Pastel

Les forces d’interaction intermoléculaire se divisent en forces électrostatiques, forces
de répulsion et forces d’induction magnétique.
Les forces électrostatiques d’interaction naissent lors de l’adsorption de molécules
polaires à la surface d’un réseau cristallin possédant des ions d’un seul signe, par
exemple les ions d’hydrogène (H + ) ou les ions hydroxyles (OH - ), comme cela se
produit dans la montmorillonite ou la kaolinite. Dans ce cas, les molécules polaires
d’eau s’unissent à un ion hydroxyle ou à une molécule d’oxygène par une liaison
hydrogène.
Les forces répulsives d’interaction apparaissent entre toutes les molécules ou tous
les atomes et sont dues à la formation de dipôles instantanés dans les molécules.
Les forces d’induction magnétique naissent lors de la polarisation d’une molécule
dipolaire par une autre molécule, dans laquelle elle induit un moment dipolaire
permanent (Mustafaev, 1989).
Ainsi, dans le processus d’adsorption multicouche autour d’une particule minérale
d’argile se forment des enveloppes hydratées qui tendent à séparer les particules de
sol.
D’après les travaux de Skempton (1953), Deryagin et Nerpin (1961), Chen (1975),
Filliat et al. (1981), Sorochan (1989), Mustafaev (1989) et d’autres, le processus de
gonflement des sols argileux s’explique par l’apparition d’une pression de répulsion
aux contacts des enveloppes aqueuses des particules minérales, quand les forces
d’adsorption sont plus fortes que les contraintes de contact, ce qui se prolonge
jusqu’à ce que la pression écartant les particules disparaisse et que les particules
d’argile soient entourées d’une couche adsorbée d’épaisseur limite.
Par conséquent, à côté du gonflement intra-cristallin, que nous avons examiné plus
haut, il se produit aussi un gonflement inter-agrégats, qui peut être influencé
fortement par la pression osmotique et la pression capillaire.
Dans le cas général, le processus de gonflement qui se produit lors de
l’humidification continue d’un massif de sol argileux peut être décrit comme la
combinaison de trois processus simultanés :
- le premier processus est caractérisé par l’aspiration d’eau dans les pores du sol et
l’apparition dans son squelette de contraintes effectives négatives (de traction). Dans
ce processus, le début de l’apparition de déformations de gonflement et le moment
où elles se stabilisent peuvent être considérés comme simultanés avec
respectivement le début et la fin de l’infiltration de l’eau dans le sol. L’amplitude de la
déformation volumique due à la séparation mécanique des particules provoquée par
l’augmentation de l’épaisseur de la couche hydratée est directement liée au volume
de l’eau qui participe à ce processus ;
- le deuxième processus découle de la fixation de l’eau sur les particules minérales
elles-mêmes, dont la densité est supérieure à la densité moyenne du sol. Dans ce
cas, le développement des déformations de gonflement du sol au cours du temps est
plus lent que le processus d’infiltration. Le gonflement du sol ne débute pas toujours
au début de l’humidification du sol et dure un certain temps après la fin du processus
d’humidification. On observe un certain retard du gonflement des particules dans les
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