Sommaire et conclusions

Le présent projet de recherche a permis d’évaluer l’impact de l’hydratation d’un GCB au DMAS sur sa performance comme barrière aux fluides. Une caractérisation du GCB utilisé pour mener les divers essais a tout d’abord été réalisée. La masse surfacique moyenne de bentonite s’est avérée plus élevée que les valeurs indiquées à la fiche technique du fabriquant (5195 g/m² versus 4100 g/m²). Toutefois, le contenu en smectites et en montmorillonite dans la bentonite était moindre qu’attendu (65% de smectites, dont environ 35% de montmorillonite versus 90% de smectites/montmorillonite) et l’indice de plasticité de la bentonite était relativement faible (400%). La bentonite du GCB utilisé lors des expérimentations correspondait donc à une bentonite de qualité inférieure.

Sous de faibles pressions de confinement, similaires à celles exercées par un recouvrement minier, la ksat des échantillons de GCB hydratés au DMAS était d’environ 10-8 cm/s, soit un ordre de

grandeur de plus que celle d’échantillons hydratés à l’eau DI. De plus, les échantillons hydratés à l’eau DI avaient une épaisseur d’environ 9,5 mm après les essais de perméabilité, comparativement à une épaisseur d’environ 8,5 mm pour les échantillons hydratés au DMAS. Une différence d’un ordre de grandeur additionnel de ksat a été observée pour un échantillon soumis à des cycles de gel-

dégel (10-7 _{cm/s), tandis qu’une augmentation de deux ordres de grandeur a été mesurée pour}

l’échantillon soumis à des cycles de gel-dégel et une désaturation occasionnelle (10-6 _{cm/s). Le}

suivi de la conductivité électrique et du pH pendant les essais de perméabilité, le prélèvement occasionnel de DMAS à l’effluent du système ainsi que les analyses minéralogiques réalisées en fin d’essai ont indiqué qu’une partie des cations Na+ _{initialement présents au sein des smectites ont}

été remplacés par des cations multivalents pendant l’hydratation au DMAS. Ces échanges cationiques ont pu limiter le pouvoir gonflant de la bentonite et sa capacité d’auto-réparation par le fait même, ce qui expliquerait les résultats de ksat obtenus.

Les résultats des analyses chimiques, électrochimiques et minéralogiques ont également indiqué que les étapes typiques de neutralisation d’un DMAS avec faible pH et concentration élevée en sulfate et en fer ont été suivies en cours de perméation. Pour les deux essais de perméation réalisés sur une longue durée (de 59 à 66 jours) des plateaux de pH ont successivement été observés à des pH d’environ 4,0-4.5 et de 3,0-3.5, correspondant au tamponnement de l’acidité par des (oxy)hydroxydes d’aluminium et de fer respectivement. Les essais ont été interrompus à des pH de 3.2 et 3.5, sans qu’un équilibre chimique n’ait été atteint.

Des courbes de rétention d’eau ont été évaluées en combinant les méthodes de l’extracteur à pression, du WP4C et de l’équilibre des pressions de vapeur avec des solutions salines. Des courbes similaires ont été obtenues pour les échantillons hydratés à l’eau DI et au DMAS. L’AEV a été estimé à 0,12-0,20 MPa pour une hydratation à l’eau DI et à 0,35-0,45 MPa pour une hydratation au DMA. Ainsi d’importantes forces de succion devront être appliquées afin de désaturer un GCB initialement bien hydraté, tant à l’eau DI qu’au DMAS.

Les essais de De, réalisés sur des GCB à des Sr de 88 à 94 %, ont tous conduit à des valeurs

similaires à celles estimées par le modèle d’Aachib, peu importe le liquide hydratant utilisé. Les valeurs prédites variaient de 1,0 x 10-9 _{m²/s à 9,7 x 10}-9 _{m²/s, tandis que les valeurs modélisées}

variaient de 2,1 x 10-9 _{m²/s à 1,6 x 10}-8 _{m²/s. Ainsi, à des valeurs de S}

r élevées, ce dernier paramètre

demeure l’élément influençant majoritairement les valeurs de De, plutôt que la nature du liquide

interstitiel dans le GCB. Toutefois, puisqu’un GCB hydraté au DMAS a tendance à être plus mince qu’un GCB hydraté à l’eau DI à saturation, le gradient de concentration au travers du GCB est légèrement plus élevé, ce qui se traduit par un flux diffusif plus élevé et une moins bonne performance comme barrière à l’oxygène.

En somme, la série d’essais réalisés sur les échantillons de GCB conventionnels hydratés à l’eau DI et au DMAS dans le cadre du présent projet de recherche indiquent que :

 Les pressions de confinement appliquées lors d’essais de perméabilité influencent significativement les valeurs de ksat mesurées.

 La ksat des échantillons hydratés au DMAS est supérieure à celle du même GCB hydraté à

l’eau DI.

 L’exposition à des cycles de gel-dégel amplifie la différence de ksat entre les échantillons

de GCB hydratés à l’eau DI et au DMAS. Si ces cycles de gel-dégel sont combinés à des périodes de séchage du GCB, l’écart s’accentue davantage.

 Le fait d’utiliser de l’eau DI ou du DMAS n’a que peu d’impacts sur la CRE du GCB. L’AEV est élevée tant pour une hydratation à l’eau DI qu’au DMAS .

 L’utilisation d’eau DI ou de DMAS pour hydrater un GCB n’a pas d’impact significatif sur son De. Toutefois, les GCB hydratés au DMAS sont généralement moins épais, ce qui se

traduit par un flux diffusif plus élevé que pour hydratation à l’eau DI, pour un même De.

Les résultats obtenus dans cette étude ont été réalisés en laboratoire et sont spécifiques à la combinaison de GCB et de DMAS utilisée. Des résultats différents pourraient être obtenus avec d’autres GCB et liquides. De plus, les essais ont été réalisés dans des conditions de laboratoire contrôlées. Les mécanismes et risques de défaillance identifiés sont donc considérables dans un contexte plus large, mais l’utilisation des valeurs obtenues devraient se limiter au contexte de l’actuel projet de recherche.