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
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - Construction
- 3 Étape 2 - Remplissage
- 4 Étape 3 - Mise en place - Etape 1 Gonflement
- 5 Étape 4 - Observations
- 6 Étape 5 - Mise en place de - Etape 2 Retrait
- 7 Étape 6 - Observations
- 8 Étape 7 - Conséquences sur les maisons et batiments humains
- 9 Comment ça marche ?
- 10 Éléments pédagogiques
- 11 Commentaires
Introduction
Le changement climatique impacte fortement les cycles de l'eau sur différents territoires pouvant mener à 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 à 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 à 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 à 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 à travers par capillarité.
Étape 2 - Remplissage
Remplissez votre contenant de poudre d’argile bien tassée.
Si elle n’est pas tassée, 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 remarquer qu’en tassant, on augmente le temps que va mettre l’eau a passer dans l’argile.
Lorsqu'une couche d'argile se situe à plusieurs mètres de profondeur dans le sol, l'eau peut passer à travers. La vitesse à laquelle l'eau traverse l'argile dans ce cas là est de l'ordre d'un mm/h (soit 3000 fois plus lent que notre vitesse de marche normale).
Étape 3 - Mise en place - Etape 1 Gonflement
Dans un premier temps nous allons observer ce qu'il se passe lorsqu'un sol argileux est impacter par une forte periode de pluie.
Après avoir placé la construction à un endroit où elle pourra rester plusieurs heures ou jours, verser de l'eau dans le fond du récipient.
Sur une des constructions, il est interressant des placer une plaque avec des poids et petites maisons d'un coté (ainsi qu'un des niveaux à bulles 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. )
Lors de l'instalation, la bulle est bien centrée mais aillant placé toutes les maisons d'un coté, nous pouvons nous demander ce qu'il se passera lors du gonflement du "sol".
Placer un niveau à bulle sur un ou plusieurs des moules permet d'observer l'évolution du niveau du sol tout au long de l'experience.
Étape 4 - Observations
Au bout de quelques heures ou jours, selon l’épaisseur d’argile et sa nature, on peut observer les changement .
Ici, le carton est bombé et a rompu à un de ses coins à cause de la dilatation de l’argile.
Sur la version avec emporte pièce, le niveau à bulle indique que le sol s’est incliné et les maisons qui étaient dessus aussi. Dans la réalité si une maison est construite sur une couche d'argile qui gongle, et que le sol s'est incliné cela peut être catastophique. On obtient plus souvent une fissuration catastrophique des murs qu'une tour de Pise.
Étape 5 - Mise en place de - Etape 2 Retrait
Après avoir mis avant le gonflement des sols argileux en présence d'eau et leur effets potentiel sur les habitations on peut se questionnner sur que ce passe-t'il quand, au contraire, un sol argileux est fortement asséché.
En effet, selon météo france, les periodes d'extrêmes précipitations se multiplient et les periodes de secheresses sont de plus en plus longues.
Dans le cas de periode de secheresses le sol se vide de son eau, l'argile se rétracte et se fissure, on parle alors de retrait.
Pour observer ce phénomène de retrait, il suffit de laisser une de nos construction sans eau pendant plusieurs jours.
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 - Observations
Après quelques jours, on oberve que l'argil séchée se fissure de par et d'autres.
De plus, sur notre construction dans l'emporte pièce on observe une diminution de la hauteur du sol.
Étape 7 - Conséquences sur les maisons et batiments humains
Lorsque des maisons sont construites sur des sols argileux, et qu'elles sont exposées à de fortes variations d'humidité des sols, leurs fondations se retrouve en mouvement. Ces mouvements successifs et d'intensité plus ou moins importante créent à long terme des fragilisations importantes.
Sur l'image ci-contre issue du BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) on peut ovbserver une fissure sur un mur pouvant provoquer l'écroulement du bâtiment.
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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