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Proprietes de reflexion diffuse de pates de kaolinite en fonction de leur teneur en eau

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2018

R. Prost
Affiliation:
Station de Science du Sol, INRA, Route de Saint-Cyr, 78000 Versailles, France
C. King
Affiliation:
Département des Sols, INA-PG, 78850 Thiverval-Grignon, France
T. Lefebvre D'hellencourt
Affiliation:
Département des Sols, INA-PG, 78850 Thiverval-Grignon, France

Resume

Le spectre de réflexion diffuse de pâtes de kaolinite obtenues pour des teneurs en eau croissantes a été étudié en séparant la part due au phénomène d'absorption de celle due à d'autres phénomènes comme la diffusion. On montre que l'intensité des bandes d'absorption varie linéairement avec la teneur en eau jusqu'à ce que le point d'entrée d'air dans le système soit atteint. Au-delà du point d'entrée d'air, quand le système est saturé en eau, l'intensité des bandes d'absorption semble tendre vers une limite. On montre de même que l'intensité réfléchie-diffusée en dehors des bandes d'absorption tend elle aussi vers une limite quand le système est saturé en eau. Il en résulte: (i) que la détermination des teneurs en eau à partir des données de réflexion diffuse est possible grâce à l'existence de courbes d'étalonnage linéaires dans le domaine d'hydratation pour lequel le système n'est pas saturé en eau, (ii) que l'analyse quantitative des données de réflexion diffuse est plus facile lorsque le milieu est saturé en eau. Les résultats obtenus montrent en outre que la relation générale proposée par P. F. Low: J = J0eα/θ; où où J est une propriété de l'eau associée avec l'argile, J0 une même propriété pour l'eau liquide, θ; la teneur en eau et α un coefficient, ne s'applique que sur un domaine limité de teneurs en eau.

Abstract

Abstract

Reflectance spectra of kaolinite pastes obtained at increasing water contents were studied by separating contributions due to the absorption phenomenon from those due to other phenomena such as scattering. The intensity of the absorption band increased linearly with water content until the air entry-point was reached in the system. Beyond this, when the system was saturated, the absorption band intensity seemed to reach a limit. The reflectance between the absorption bands also tended to a limit when the system was saturated. The consequences of this are: (i) water content determination using reflectance data is possible using linear standard curves in the range of hydration corresponding to unsaturated materials, (ii) quantitative analysis of reflectance data is easier when the system is water-saturated. The results also show that the general relationship proposed earlier by P. F. Low, i.e. J = J0eα/θ; (where J is a property of water associated with clay, J0 the same property of the bulk water, θ; the water content and α a constant) is only valid for a limited range of water contents.

Kurzreferat

Kurzreferat

Reflektionsspektren von Kaolinitpasten steigender Wassergehalte wurden nach der Abtrennung andere Effekte, wie Beugungserscheinungen, auf Absorptionsphänomene hin ausgewertet. Die Intensität der Absorptionsbanden steigt linear mit dem Wassergehalt bis zu dem Punkt des Lufteintritts in das System. Jenseits dieses Punkts, bei gesättigtem System, schien die Intensität der Absorptionsbande einen Grenzwert zu erreichen. Die Reflektion zwischen den Absorptionsbanden schien bei gesättigtem System ebenfalls einen Grenzwert zu zustreben. Nach diesen Ergebnissen ist die Wassergehaltsbestimmung auf Grund von Reflektionsdaten unter Verwendung linearer Eichkurven möglich. Die quantitative Auswertung von Reflektionsdaten ist bei wassergesättigtem System leichter. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, daß die früher von P. F. Low vorgeschlagene allgemeine Beziehung J = J0eα/θ; (wobei J eine Eigenschaft des am Ton gebundenen Wassers ist, J0 dieselbe Eigenschaft des flüssigen Wassers, θ; der Wassergehalt und α eine Konstante sind) nur für einen begrenzten Bereich von Wassergehalten gültig ist.

Resumen

Resumen

Se han obtenido espectros de reflectancia de pastas de caolinita con contenidos crecientes de agua, separando las contribuciones debidas a los fenómenos de absorción de las debidas a otros fenómenos como la dispersión. La intensidad de la banda de absorción aumenta linealmente con el contenido en agua hasta que se alcanza el punto de saturación. Por encima de esta humedad, la intensidad de la banda de absorción parece alcanzar un límite, así como la reflectancia entre las gandas de absorción. Como consecuencia, se puede decir que: (i) la determinación del contenido en agua de las pastas es posible usando curvas standard, en el rango de hidratación correspondiente a materiales no-saturados (ii) el análisis cuantitativo de los datos de reflectancia es más fá cil cuando el sistema está saturado con agua. Los resultados muestran, asimismo, que la ecuación general propuesta previamente por P. F. Low, i.e. J = J0eα/θ; (donde J es una propiedad del agua asociada a la arcilla, J0, la misma propiedad referida al agua liquida, θ; el contenido en agua y α funa cte.) es válida únicamente en un rango limitatado de contenido de agua.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland 1983

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References

Bibliographie

Buijs, K. & Choppin, G.R. (1963) Near-infrared studies of the structure of water. I. Pure water. J. Chem. Phys. 39, 20352041.Google Scholar
Deer, W.A., Howie, R.A. & Zussman, J. (1965) Rock-Forming Minerals. 3. Longmans, London.Google Scholar
Kortüm, G. (1969) Reflectance Spectroscopy. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg & New York.CrossRefGoogle Scholar
Low, P.F. & Margheim, J.F. (1979a) The swelling of clay: I. Basic concepts and empirical equations. Soil Sci. Soc. Am. J. 43, 473481.Google Scholar
Low, P.F. (1979b) Nature and properties of water in montmorillonite-water systems. Soil Sci. Soc. Am. J. 43, 651658.CrossRefGoogle Scholar
Low, P.F. (1980) The swelling of clay: II. Montmorillonites. Soil Sci. Soc. Am. J. 44, 667676.Google Scholar
Monnier, G., Stengel, P. & Fies, J.C. (1973) Une méthode de mesure de la densité apparente de petits agglomérats terreux. Application à l'analyse des systèmes de porosité du sol. Ann. Agron. 24, 533545.Google Scholar
Prost, R., Santos, M. & Hidalgo, A. (1972) Application de l'effet Christiansen à la determination des indices de réfraction du talc au voisinage de la bande des vibrations de valence des hydroxyles (3678 cm-1). C.R. Acad. Sci. Paris 275C, 13311333.Google Scholar
Prost, R. (1982) Etude de la conductivité hydraulique des pâtes de kaolinite en fonction du potentiel chimique de l'eau. Agron. (sous-presse).Google Scholar
Stoner, E.R. & Baumgardner, M.F. (1980) Physicochemical, site and bidirectional reflectance factor characteristics of uniformly moist soils. LARS Technical Report 111679, Purdue University, West Lafayette, IN 47906, USA.Google Scholar
Tessier, D. (1975) Recherches expérimentales sur l'organisation des particules dans les argiles. Thèse CNAM Paris, 235 pp.Google Scholar
Zolotarev, V.M., Mikhaikov, B.A., Al'Perovich, L.I. & Popova, S.I. (1969) Dispersion et absorption de l'eau liquide dans le domaine des ondes infrarouges et radio (en russe). Opt. Spektrosk. 27, 790794.Google Scholar