Evolution des propriétés de confinement d'un matériau argileux infiltré par des solutions de cuivre.
Résumé
Les argiles gonflantes compactées utilisées comme barrières ouvragées de fond de stockages de déchets municipaux, doivent prouver leur efficacité en terme de rétention de polluants tout en respectant la réglementation en matière de perméabilité. L'étude des problèmes inhérents à la prédiction du comportement à long terme de ces matériaux, lors de l'infiltration de lixiviats de composition variable est complexe. Dans cette optique, des expériences d'infiltration sous pression sont réalisées pour étudier les effets de couplages chimio-hydro-mécaniques dans un matériau argileux naturel : la Fo-Ca, choisie pour ses propriétés de gonflement, sa faible perméabilité et sa capacité d'absorption. Les solutions polluantes injectées sont constituées par du nitrate de cuivre en solution, de concentration variant entre 10-3 et 10-1 mol/l. Les lixiviats obtenus sont analysés par spectrométrie d'absorption atomique en fonction du temps, caractérisant ainsi l'aptitude de rétention de l'argile. Les résultats expérimentaux ont montré que : i) des échanges ont lieu entre le cuivre et les ions compensateurs de l'argile ii) il existe deux processus simultanés contribuant à l'augmentation de la porosité et de la perméabilité : dissolution de la calcite contenue dans le matériau naturel d'une part et échanges entre les différents ions d'autre part ; iii) le degré de saturation initial du matériau argileux joue un rôle important sur - la cinétique chimique - la diffusion du cuivre au travers du matériau iv) la concentration en cuivre dans la phase poreuse n'est pas affectée significativement par l'effet de dilution Tous ces résultats montrent que les propriétés d'échanges de la Fo-Ca contribuent au ralentissement du transport de polluants tels que le cuivre, engendrant des changements tant au niveau de la microstructure de l'argile, du volume de la phase poreuse que de son comportement macroscopique. Les échanges cationiques produisent des modifications du comportement rhéologique du matériau argileux, sans pour autant éliminer totalement l'aptitude au gonflement et en lui conservant, malgré une augmentation, une perméabilité acceptable.