MATIÈRES PREMIÈRES

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LES ARGILES

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Argile à l’état naturel

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• La roche argileuse est issue de roches sédimentaires, abondantes,

constituant la couche superficielle de la croûte terrestre

• Formation par altération de roches granitiques sous l’action de

l’eau (migration par voie glacière, fluviale ou éolienne)

• Le terme argile peut désigner

– Les minéraux de structure et de propriétés particulières

– Les roches argileuses composées majoritairement de ces minéraux

– La partie fine de la granulométrie du sol (< 2µm)

L’argile

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La formation des argiles

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Leur nature est fonction de :

– de la roche mère (nature basique ou acide)

– du climat

– de la topographie

La formation des argiles

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[granite] [basalte]

Les gisements d’argile en France

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• Peu d’argile de l’ère primaire

• Nombreux gisements de l’ère secondaire

(trias, jurassique et crétacé) et tertiaire

Caractérisation de l’argile

• La roche argileuse se caractérise par

– Sa composition minérale

– Sa composition chimique

– Sa granulométrie

• Qui influeront sur

– Le procédé

– Le produit

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La composition minérale

• Une roche argileuse contient

– Des argiles (kaolinite, illite, montmorillonite, chlorite)

– Du sable (quartz)

– Des silicates (feldspath, mica)

– Des carbonates

– Des sulfures

– Des chlorures, des fluorures

– Des oxydes et hydroxydes

– Des sulfates

– De la matière organique

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Influence des minéraux

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Kaolinite - Augmente la plasticité

- Faible retrait - Faible retrait à la cuisson. - Réfractaire (forte teneur en Al2O3)

Minéral Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Illite - Apporte une bonne plasticité

- Difficulté moyenne

- Apporte un flux grésant (fusion vers 1050°C, présence de potassium)

Smectite (montmorillonite)

- Apporte une grande plasticité et une grande cohésion

Grande difficulté: retrait important et rétention capillaire

Structures des minéraux argileux

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Structures des minéraux argileux

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Influence des minéraux

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Quartz Dégraissants : - Réduit la

plasticité et la cohésion

- Favorise le feuilletage

- Apporte de la réfractarité - Apporte de la sensibilité au refroidissement

Minéral Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Mica - Peut baisser la température de grésage

Feldspath - Agit comme un flux grésant au dessus de 1000°C

Influence des minéraux

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Carbonates - Effet dégraissant - Modifie la couleur - Augmente la porosité - Améliore les propriétés mécaniques - Risque de défauts (efflorescences, éclats de chaux)

- Diminue le palier de fusion - Dégagement de CO2

Minéral Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Oxydes de fer - Agit comme un flux grésant

- Effet sur la couleur

La composition chimique d’une terre

Formule * % Minéraux d’origine

Perte au feu 3-18 Eau, matières organiques, carbonates

SiO2 35-80 Silicates argileux

Al2O3 8-30 Silicates argileux

TiO2 0,3-2

Fe2O3 2-10 Silicates argileux, pyrites

CaO 0,5-18 Silicates argileux, calcaires

MgO 0-5

Na2O 0,1-1,5 Feldspaths, illites, micas, smectites

K2O 0,1-4,5

SO2 0-4 Gypse, anhydrite, pyrite, marcassite

C 0,1-2 Matières organiques

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* Expression sous forme d’oxyde , mesure par ICP

Influence des éléments chimiques

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Matière organique

- Effet porosant - Peut favoriser

le cœur noir

- Diminue la consommation d’énergie

Elément chimique

Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Silice - Dégraissant (quartz) : réduit la plasticité

- Sensible au refroidissement (quartz)

Alumine - Un fort taux indique une bonne plasticité

Influence des éléments chimiques

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Oxydes et hydroxydes de fer

- Donne une couleur rouge

- Fondant

Elément chimique

Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Chaux et magnésie

- Donne une couleur claire

- Apporte de bonnes propriétés mécaniques

- Augmente la porosité

- Risque de défauts

- Fondant

Influence des éléments chimiques

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Oxydes alcalins - Augmente la résistance mécanique

- Diminue la porosité

- Fondant

Elément chimique

Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Sulfates et sulfures

- Risque d’efflorescences

- Dégagement de SO2

Oxyde de titane - Donne une couleur jaune

Granulométrie

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D’UNE TERRE ARGILEUSE

2µm 40µm 2mm

Rôle des sables

Argile 100%

Argile 70% Sable 30%

Humidité de façonnage 35 % 24%

Retrait de séchage 8% 6,7%

Retrait de cuisson 4,4% 2,2%

Porosité à 1000°C 2,6% 5,9%

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Rôle des sables

• Diminuent l’humidité de façonnage

moins d’eau à évacuer, séchage plus rapide

• Diminuent la plasticité du mélange

mélange moins gras

• Diminuent la compacité du mélange

migration de l’eau et oxydation plus facile

• Constituent une armature

limitation du retrait et meilleures performances

mécaniques

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Qualité des sables

• Les plus efficaces sont les sables > 300 µm

• La « farine » (ultra fines) est nuisible

• La fraction de sable grossier et la taille jouent sur

l’esthétique de la peau :

– Granulométrie grossière briques pleines

– Granulométrie dont les éléments fins sont compris entre 20

et 50% tuiles

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Diagramme de Winkler

> 25 µm

Exemple d’une argile à tuile

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Perte au feu 7 %

SiO2 61,5%

Al2O3 18,7%

TiO2 0,9%

Fe2O3 8%

CaO 1 %

MgO 1 %

Na2O 0,4 %

K2O 2 %

Composition chimique Composition minéralogique

illite, mica, quartz

Granulométrie

Argile fine : 43% des grains < 2,5 µm

Humidité de façonnage : 25%

Porosité après cuisson à 950 °C : 4,6%

Teneur en alumine élevée bonne plasticité

Peu de chaux peu d’éclats de chaux

Teneur en fer élevée couleur rouge

Belle peau

Exemple d’une argile à brique perforée

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Perte au feu 16 %

SiO2 50,9 %

Al2O3 7,3 %

TiO2 0,5 %

Fe2O3 2,9 %

CaO 17 %

MgO 2,6 %

Na2O 0,9 %

K2O 0,9 %

Composition chimique Composition minéralogique

illite, calcaire

Granulométrie

Assez grossière

Humidité de façonnage : 20 %

Porosité après cuisson à 950 °C : 32,4%

Argile très calcaire porosité, bonne résistance à la compression

Peau grossière

LES DÉGRAISSANTS

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Les ajouts de dégraissant

• Eléments

– inertes jusqu’à haute température

– Non-plastiques

– Exempts d’impuretés

– De granulométrie

• Minimale supérieure à 40 µm

• Avec une fraction importante supérieure à 300 µm

• Maximale de 0,5-1 mm pour les tuiles, jusqu’à 2 mm pour les

briques

• Ajout dans une proportion de 0 à 30%

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Sables siliceux (quartz)

• Grains de silice sous forme de quartz

• Granulométrie comprise entre 0,2 et 1 mm

• Inconvénients

1. Ils peuvent contenir des impuretés : pyrites, argiles, sels

solubles, calcaires,…

2. La transformation allotropique réversible de à 573°C avec

modification de volume de 0,8% (quartz )

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Sables non siliceux

• Sables feldspathiques ou micacés

• Inconvénients

1. Ils sont moins répandus

2. Ils peuvent être trop fusibles pour certaines utilisations

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Chamottes

• Déchets cuits concassés et broyés

• Elles ont une texture grossière

• Elles abaissent le coefficient de dilatation thermique

• Elles améliorent la résistance aux chocs thermiques

utilisation pour les boisseaux de cheminée

• Elles diminuent le grésage

• Elles assurent une stabilité dimensionnelle

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LES AJOUTS SPECIAUX

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Rôle des ajouts spéciaux

• Améliorer le comportement du mélange

– Au façonnage

– Au séchage

– A la cuisson

• Modifier les caractéristiques finales du produit

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Ajouts spéciaux usuels

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Carbonate de baryum

- Limite les efflorescences de séchage ( liés sulfates solubles)

Composé Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Lignosulfonates (sous-produit papeteries)

- Améliore la plasticité

- Limite l’apparition de fissures

Calcaire finement broyé

- Diminue le retrait de cuisson

- Diminue le grésage

- Augmente le palier de cuisson

CaSO4 + BaCO3 -> CaCO3 +

BaSO4

sel soluble -> sel insoluble

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Ajouts spéciaux usuels

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Dérivés du bore ou de verre broyé

- Augmente de la phase vitreuse - Diminue la porosité

Minéral Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Chaux vive - Réduit l’humidité du mélange

Carbonate de sodium

- Améliore la plasticité

Ajouts spéciaux usuels

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Dioxyde de titane

- Modification de la couleur (apporte du jaune clair)

Composé Effet

Façonnage Séchage Cuisson Produit

Dioxyde de manganèse

- Modification de la couleur (apporte du brun)

Ajouts spéciaux usuels

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Sciure de bois - Apport d’énergie à la combustion

Composé Effet

Cuisson Produit

Pâte à papier - Apport d’énergie à la combustion

- Augmente la porosité

- Augmente la porosité

Rmq : Sciure de bois un ajout de 6% en masse représente 25% en volume