Hostname: page-component-cd9895bd7-gbm5v Total loading time: 0 Render date: 2024-12-25T12:57:00.659Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Effect of Compaction Pressure and Water Content on the Thermal Conductivity of Some Natural Clays

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

Alain Beziat ,
Michel Dardaine  and
Victor Gabis
Alain Beziat
Affiliation:
Commissariat à l'Energie Atomique, DRDD/SESD, B.P. 6, 92265 Fontenay-aux-Roses, France
Michel Dardaine
Affiliation:
Commissariat à l'Energie Atomique, DRDD/SESD, B.P. 6, 92265 Fontenay-aux-Roses, France
Victor Gabis
Affiliation:
Université d'Orléans, ESEM, Laboratoire de Minéralogie Appliquée, B.P. 6749, 45067 Orléans Cedex 2, France
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

This paper presents thermal conductivity data for highly compacted Ca-smectite, Na-smectite, illite, and palygorskite as a function of density (i.e., compaction pressure), water content, and temperature. All the clays behaved similarly: thermal conductivity increased directly with density and water content. Specifically, the thermal conductivity increased from 0.63 to 1.32 W/m·K as the dry density increased from 1.2 to 1.8 g/cm3 (for a water content of 17%). An increase of water content from 6 to 17% resulted in an increase in thermal conductivity from 0.63 to 1.22 W/m·K (for a dry density of 1.6 g/cm3). Differences from one clay to the other were less important. The thermal conductivity (in W/m·K) for constant conditions of 12% of water and a dry density of 1.6 g/cm3 were: Ca-smectite 0.80, Na-smectite 0.74, palygorskite 0.71, and illite 0.69. Heating to 188°C produced only a 10% increase in the thermal conductivity.

Résumé

Résumé

Cet article présente des mesures de conductivité thermique effectuées sur des argiles hautement compactées—smectite-Ca, smectite-Na, illite, palygorskite—en fonction de la densité (c'est à dire de la pression de compaction), de la teneur en eau et de la température. Toutes les argiles étudiées ont le même comportement: la conductivité thermique augmente avec la densité et la teneur en eau. La conductivité thermique croit de 0,63 à 1,32 W/m·K quand la densité augmente de 1,2 à 1,8 g/cm3 (pour une teneur en eau de 17%). Une variation de teneur en eau de 6 à 17% produit une augmentation de conductivité de 0,6 à 1,22 W/m·K (pour une densité sèche de 1,6 g/cm3).

Les différences d'une argile à l'autre sont moins importantes: la conductivité en W/m·K pour une teneur en eau de 12% et une densité sèche de 1,6 g/cm3 sont: 0,80 pour la smectite Ca, 0,74 pour la smectite Na, 0,71 pour la palygorskite et 0,69 pour l'illite. La température, jusqu’à 188°C, n'a qu'une faible influence sur la conductivité thermique (elle ne provoque qu'une augmentation de l'ordre de 10%).

Keywords

Compaction pressureIllitePalygorskiteSmectiteThermal conductivityWater content
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 36 , Issue 5 , October 1988 , pp. 462 - 466
Copyright
Copyright © 1988, The Clay Minerals Society

References

Carslaw, H. S. and Jaeger, J. C., 1959 Conduction of Heat in Solids Oxford Clarendon Press.Google Scholar
Coulon, H., Lajudie, A., Debrabant, P., Atabek, R., Jorda, M. and Andre-Jehan, R., 1987 Choice of French clays as engineered barrier components for waste disposal Mat. Res. Soc. Symp. 84 813 – 823.CrossRefGoogle Scholar
Kahr, G. and Muller-Vonmoos, M. (1982) Warmeleitfahigkeit von Bentonit MX80 und von Montigel nach der Heizdrahtmethod: Nat. Genos. Lagerung Radioak. Abf., Baden, Switzerland, Tech. Bericht 82–06, 19 pp.Google Scholar
Lappin, A. R. and Olsson, W. A., 1979 Material properties of Eleana argillite Proc. Nuclear Energy Agency Workshop on the Use of Argillaceous Materials for the Isolation of Radioactive Waste, Paris, 1979 Paris Nuclear Energy Agency 75 – 93.Google Scholar
Parrot, J. E. and Stuckes, A. D., 1975 Thermal Conductivity of Solids London Pion Limited 12 – 22.Google Scholar
Pusch, R., 1983 Use of clays as buffers in radioactive repositories Svensk Karnbransleforsorjning Abdelning KBS, Stockholm Report 83–46 20 – 52.Google Scholar
Radhakrishna, J. S., 1984 Thermal properties of clay based buffer material for a nuclear fuel waste disposal vault Manitoba Whiteshell Nuclear Research Est., Pinawa 6 – 8.Google Scholar
Tassoni, E., 1980 Comportamento termico dei materiali argillosi Italy European Nuclear Energy Agency, Comitato Nationale per la Ricerca e per lo Sviluppo dell’Energia Nucleare e delle Energie Alternative 17 – 36.Google Scholar
Touloukian, Y. S., 1981 Physical Properties of Rocks and Minerals New York McGraw-Hill 414 – 416.Google Scholar