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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
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Abstract

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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

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