Comparaison des propriétés d'hydratation d'une montmorillonite sodique de synthèse et de la montmorillonite naturelle SWy-2 échangée Na+
Résumé
Une montmorillonite sodique (Na-MMT) a été synthétisée par voie hydrothermale, à 350°C et 1200 bars pendant 28 jours, à partir d'un gel correspondant à la formule structurale Na0,66[Al3,34Mg0,66][Si8]O20(OH)4.nH2O. L'analyse chimique par ICP-OES, les analyses ponctuelles à la microsonde électronique et le diffractogramme des rayons X confirment que le produit obtenu est monophasé, homogène et bien cristallisé. Les propriétés d'hydratation de la smectite de synthèse Na-MMT sont comparées à celles de la montmorillonite naturelle du Wyoming SWy-2 échangée Na+. Le cycle d'adsorption-désorption d'eau a été suivi à 30°C par diffraction des rayons X et par gravimétrie. La raie d(001) de Na-MMT est toujours plus fine que celle de Na-SWy-2 ; à 53% d'humidité relative, les raies à 1,3 et 1,5 nm, caractérisant l'hydratation à une et deux couches d'eau, sont nettement distinctes pour Na- MMT, ce qui indique une meilleure organisation des particules de smectite par rapport à Na- SWy-2. Pour simuler les conditions de stockage de surface des déchets, des expériences d'infiltration à l'eau, sous pression constante (3 bars), à travers l'argile préalablement compactée à 5 bars ont été réalisées à l'aide de cellules oedométriques. La conductivité hydraulique calculée à partir du débit d'infiltration et de la loi de Darcy s'élève à 4,5.10-12 m.s-1 pour Na-MMT et 9.10-13 m.s-1 pour Na-SWy-2. La smectite Na-MMT ne présente pas de gonflement macroscopique, tandis que celui-ci atteint 35% au bout de dix jours pour Na- SWy-2. De plus, Na-MMT ne forme pas de gel en présence d'eau. La meilleure cristallinité de la montmorillonite de synthèse pourrait limiter la délamination des particules en feuillets individuels, processus proposé par Laird (2006) pour la formation de gel des smectites naturelles sodiques. La structure des particules (épaisseur et extension) de la montmorillonite de synthèse Na-MMT fera l'objet d'observations au microscope électronique par transmission.