1. Clay - viscosity and hygroscopy

1. Clay - viscosity and hygroscopy

Thierry Demoulin

But de l’expérimentation

Prédire la capillarité de l’argile face à un liquide en fonction du caractère plus ou moins visqueux de celui-ci.

Hypothèses

Un liquide plus visqueux (ayant une grande tension de surface) se mélangera moins rapidement à l’argile.

Intuition

Un liquide moins visqueux pénétrera plus vite les interstices présent entre l’argile et le mouillera plus rapidement.

Expérience

On prend différents liquide (eau, white spirit, huile, cire, savon) et on les dépose successivement sur de l’argile en poudre dans des coupelles d’argile.

On filme (chronomètre) le mouillage de l’argile.

Je mesure (grossièrement avec les moyens du bords) les différentes tension de surface des différents liquides.

Sur base de l’idée de ‘quantité minimum d’eau nécessaire à un pont capillaire’, cette intuition me poussa à réaliser une troisième expérience et verser de l’argile sur une plus grande quantité d’eau et de white spirit :

Mesures et observations

• Le savon ne mouille pas l’argile même après une heure de temps.
• Le White spirit mouille très vite l’argile et laisse apparaître une gradation de couleur dans l’argile (…), cependant sa progression dans l’argile s’arrête aussi très vite.
• La cire absorbe très vite une petite quantité d’argile mais se solidifie très vite, ce qui compromet très rapidement l’expérience.
• L’huile absorbe lentement et progressivement l’argile mais ne s’étend pas dans l’échantillon.
• L’eau absorbe lentement et progressivement l’argile et s’étend jusqu’à ce que l’échantillon soit entièrement mouillé.

Analyse et discussion

• Si on considère viscosité et tension de surface des valeurs similaire, on peut en déduire que le mouillage de l’argile est proportionnel à la viscosité (suite au toucher) du liquide.
• Le white spirit possède la moins grande capillarité de surface, ce qui lui permet probablement de se propager aussi le plus rapidement dans l’argile
• l’eau semble avoir une progression linéaire dans l’argile comparé au white spirit qui semble avoir une progression/arrêt exponentiel du phénomène.  Ceci n’est peut-être qu’une impression ou est lié à l’interface liquide/solide et une question de tension de surface?
• Il semble bien y avoir une quantité minimale de liquide que chaque pont capillaire attire, ce qui crée et définit la limite solide/liquide, la ligne de front… Celle-ci est clairement visible avec l’exemple de l’huile. 
• Sur base de la 3ème expérience, il s’avère que l’argile semble floculer dans le white spirit et se divise dans l’eau

Conclusions et perspectives

• Il serait intéressant de mesurer la propagation de l’eau et étudier ses limites.  Si on construit une colonne (horizontale pour éviter l’effet de l’apesanteur) d’argile alimentée en continuellement par de l’eau, jusqu’ou s’étendra elle? et qu’est ce qui peu influencer le modèle?
• Il serait intéressant de savoir ce qui arrête la progression du white spirit dans le mélange; est ce du au fait que les ponts capillaires ont besoin d’une quantité définie de liquide et empêche la propagation du liquide?  
• Quel est la quantité minimum de liquide d’un pont capillaire? varie elle en fonction des liquides? et quelles sont les limites du système?
• Le white spirit semble avoir un effet floculant sur l’argile.
• Il serait intéressant d’étudier plus loin ce qui provoque les gradations de couleurs provoquées par le White Spirit.
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