On va s'intéresser aux sols argileux sous les constructions humaines et leur capacité à gonfler ou se rétracter selon la présence d'eau.
Difficulté
Facile
Durée
20 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Mécanique
Introduction
L'expérience implique de laisser l'argile sèche s'imbiber d'eau et l'argile mouillée de sécher donc la mise en place de l'expérience est rapide mais il faut ensuite le laisser sécher ou s'imbiber plusieurs jours. Le changement climatique impacte fortement les cycles de l'eau sur différents territoires pouvant mener a des précipitations importantes dans certains endroits ce qui peut mener au gonflement de certains sols ou des périodes de sécheresse dans d'autres endroits qui pourraient alors mener a des retraits des sols argileux.
- Matériel et outils
Mortier et pilon
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"Le mortier est un récipient permettant de broyer des matières que l'on veut transformer en pâte ou en poudre grâce à l'action d'un pilon. Mortier et pilon sont souvent fabriqués en pierre, en bois, en céramique ou porcelaine, en métal ou en verre." (source Wikipédia)
Argile en poudre 
L'argile est une roche sédimentaire naturelle composée principalement de particules très fines de minéraux silicatés (comme les phyllosilicates). Elle a la particularité de devenir plastique et malléable lorsqu'elle est mélangée à de l'eau, puis de durcir après séchage ou cuisson.
Elle est utilisée dans divers domaines : Céramique et poterie : fabrication de briques, tuiles, vaisselle, etc. Construction : dans les enduits et les terres crues (torchis, pisé). Cosmétique : masques pour la peau, cataplasmes.
Industrie : fabrication de ciment, papier, etc. Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Barquette 
Petit récipient léger et rigide utilisé pour le conditionnement de produits alimentaires.
Carton 
Le terme carton désigne certains types de papiers généralement caractérisés par une rigidité, une épaisseur et/ou un grammage relativement élevés ; cependant, la distinction peut être faite en fonction des caractéristiques et de l’emploi. Par exemple, certains matériaux cannelés légers sont considérés comme des cartons alors que les feuilles de papier buvard ou certains supports artistiques à fort grammage sont considérés comme des papiers.
Emporte-pièce
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moule à gâteau en métal
Saladier 
Un saladier est un récipient de grande taille utilisé pour servir la salade. On peut également l'utiliser, par exemple, pour battre des œufs en neige. Il peut être en terre cuite, faïence, cristal taillé ou, de nos jours, en verre ou en matières plastiques.
Étape 1 - Construction
La première partie consiste a montrer la prise de volume de certaines argiles lorsqu’elles absorbent de l’eau.
Commencer par fabriquer un contenant pour l’argile.
Soit avec du carton, qui va pouvoir se déformer avec la dilatation de l’argile, soit avec un emporte pièce, qui ne se déformera pas et alors l’argile débordera du moule.
On peut faire une 2ème version a coté remplie de sable pour voir la différence à la fin de l’expérience.
Placer votre contenant dans une assiette plutôt creuse, avec un sopalin au fond pour l’emporte pièce car ce dernier est en métal, il ne laissera pas l’eau passer dans l’argile. Pour le carton l’eau passera a travers par capillarité.
Étape 2 - Remplissage
Remplissez votre contenant de poudre d’argile bien tassée.
Si elle n’est pas tassé, il y aura beaucoup d’air et la prise de volume de l’argile se fera dans ces vides d’air sans augmentation apparente de volume. Il faut cependant remarqué qu’en tassant, on augmente le temps que va mettre l’eau a passé dans l’argile. Une couche d’argile a plusieurs mètres de profondeur peut avoir une vitesse de l’eau à travers elle de l’ordre de 1mm/h, soit 3000 plus lent que votre vitesse de marche normale.
J’ai placé un niveau à bulle sur un des moules pour voir l’évolution du niveau du sol, si une maison se met a pencher comme la tour de Pise car en partie sur une couche d’argile qui gonfle, cela peut être catastrophique. (On obtient plus souvent une fissuration catastrophique des murs qu'une tour de Pise)
Étape 3 - Mise en place
Après avoir placé l’assiette ou le plat a un endroit où il pourra rester plusieurs heures ou jours, Commencer à verser l’eau dans l’assiette ou le plat.
Sur une des constructions j'ai placé une plaque et des poids et petites maisons ainsi qu'un niveau à bulle qui permet de savoir si le sol est horizontal c'est à dire qu'il n'est pas penché dans un sens ou dans l'autre. voyez la bulle est bien centrée mais j'ai mis toutes les maisons d'un coté, nous verrons ce qui se passe.
Étape 4 - Attente et observation
Au bout de quelques heures ou jours, selon l’épaisseur d’argile et sa nature, on observe que le contenant en carton s’est bombé et a rompu a un de ses coins à cause de la dilatation de l’argile.
Sur la version avec emporte pièce, le niveau a bulle indique que le sol s’est incliné et les maisons qui étaient dessus aussi.
Étape 5 - Retrait
Après avoir vu le gonflement, on peut observer les effet du retrait, qui sont souvent observé lors des sécheresse, le sol se vide de son eau et l'argile se rétracte faisant fissurer l'argile.
En laissant une précédente construction sans eau pendant plusieurs jours, on peut observer le retrait.
On peut aussi créer une pate d'argile verte (eau+ argile) et en étaler une fine couche sur une plaque de plastique ou métalique.
Étape 6 - Conséquences sur les maisons et batiments humains
Lors d'une sécheresse, on peut avoir des couches d'argile sous les maisons qui se rétractent se qui va faire fissurer les murs de la maison, risquant l’écroulement du bâtiment et laisser rentrer l'eau dans le murs. Vous pouvez le voir sur ces illustrations et photos du BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières)
Comment ça marche ?
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Attention au type d’argile utilisé, l’argile de modelage ne fonctionnera pas, en effet elle est choisie pour sa très faible dilatation pour éviter la fissuration des pièces au séchage. Ici on préférera de l’argile verte, de la bentonite ou de l’attapulgite (ces 2 dernières étant utilisé dans la construction pour des usages spécifiques mais qu’on trouve dans le commerce comme litière pour chat « minérale non agglomérante »)
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
On cherche a comprendre le phénomène de retrait gonflement argile et ensuite comment il peut affecter les constructions humaines et que l'amplitude du phénomène sera accentué par les effets du changement climatique.
Pistes pour animer l'expérience
Ce sont des animations où il faut attendre un certains temps pour le séchage ou le gonflement de l'argile qui sont sur du temps long de plusieurs heures donc prévoir de les lancer au début d'un atelier comprenant d'autres expériences et observer les résultats en fin de séance voir le lendemain pour du séchage.
Sources et ressources
Pour en apprendre d'avantage sur les risques associés.
https://www.georisques.gouv.fr/consulter-les-dossiers-thematiques/retrait-gonflement-des-argiles
Quelles zones géographiques sont les plus impactées :
Dernière modification 23/10/2025 par user:Amandine G.
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