Collecte et transformation des matériaux argileux
p. 33-62
Texte intégral
1La chaîne opératoire liée à la préparation de la pâte inclut deux grandes étapes : la collecte des matériaux argileux (matériaux bruts) et leur transformation en une pâte malléable et homogène qui puisse sécher sans craqueler, pour ensuite durcir de manière irréversible, et sans accident, lors de la cuisson.
2Ces deux étapes sont intimement liées en ce sens que la nature du matériau utilisé dépend non seulement de l’environnement dans lequel évolue le potier, mais aussi des produits finis recherchés et de la tradition culturelle dans laquelle s’inscrit la pratique du potier.
3Décrire la chaîne opératoire liée à la collecte et la transformation du matériau argileux et caractériser ainsi le comportement culturel des potiers impliquent par conséquent :
- de retrouver les propriétés du matériau brut collecté au regard de ses qualités pour fabriquer les produits finis recherchés ;
- de comprendre le choix de ce matériau brut au regard de l’environnement naturel et culturel dans lequel évolue le potier ;
- de restituer les éventuelles modifications apportées au matériau brut au regard non seulement de ses qualités pour la fabrication des produits finis recherchés, mais aussi de la tradition culturelle dans laquelle s’inscrivent ces modifications.
4Dans ce but, nous spécifierons, dans un premier temps, les qualités que doit présenter une pâte argileuse pour être façonnée, pour sécher et cuire sans accident, et pour que le produit fini, une fois cuit, résiste aux chocs physiques. Nous caractériserons ensuite les propriétés des matériaux argileux bruts au regard des qualités attendues de la pâte à l’état humide et cuit en fonction des types d’environnement dans lesquels on les trouve. Puis nous considérerons les modifications des matériaux argileux par les potiers pour obtenir les pâtes recherchées.
Propriétés recherchées des matériaux argileux
5Les propriétés recherchées des matériaux argileux pour les transformer en pâtes céramiques sont la malléabilité, la ductilité (ou plasticité), la ténacité et la capacité à durcir au séchage.
La malléabilité
6La malléabilité des matériaux argileux correspond à leur capacité à être modifiés et façonnés, soit par simple travail mécanique à l’état humide, soit par changement de la composition d’origine par ajout, retrait et/ou transformation de composés constitutifs. Cette propriété est essentiellement liée à l’abondance de cristaux de petite taille de forme lamellaire, ou minéraux phylliteux, qui définissent les minéraux argileux stricto sensu. La dénomination d’argile fait référence en fait à l’ensemble des particules de taille inférieure à 2 microns qui comprennent les minéraux argileux et des proportions variables d’autres composés minéraux et organiques. Dans la pratique, les matériaux argileux bruts provenant des sources naturelles et ceux issus des différentes opérations de transformation sont, de fait, des géomatériaux composites constitués d’une proportion élevée d’argiles granulométriques (au moins 30 %) qui définissent la masse fine. Celle-ci est mélangée à des limons (2-50 μm), voire des sables (50 μm- 2 mm), qui forment les constituants grossiers. La malléabilité des matériaux argileux est étroitement dépendante du niveau d’organisation de la masse fine, de la nature minéralogique des constituants fins et grossiers et des relations entre les différents types de constituants. Le niveau d’organisation de la masse fine est déterminé par le mode d’assemblage des composés constitutifs qui correspond en général à un agencement dense de domaines argileux – agencement de minéraux argileux et de complexes argilo-organiques – dont la taille varie de quelques microns à quelques dizaines de microns.
La ductilité (ou plasticité)
7La ductilité correspond à la capacité des matériaux argileux à se déformer plastiquement sans se rompre à l’état humide, du fait de la mise en mouvement par dislocation des éléments constitutifs. Ces déplacements intègrent à la fois les dislocations qui se produisent à l’interface de lamelles élémentaires au cœur même des minéraux phylliteux, et celles qui résultent de phénomènes de glissement des phyllites à l’interface de domaines argileux. Ces niveaux de comportement plastique se manifestent par une large gamme de plans de cisaillement4 reconnaissables en lames minces par les micro-faciès de biréfringence observés à différents grossissements en lumière naturelle polarisée au microscope pétrographique. En présence d’un défaut (fissure, cavité ou discontinuité liée à un élément grossier), la déformation plastique devient critique et une zone de rupture se propage en général à l’interface de domaines argileux, aboutissant ainsi à la formation d’hétérogénéités dans leur mode d’assemblage.
8Ce comportement mécanique de dislocation par cisaillement résulte directement de la structure réticulaire des minéraux argileux, conséquence de leur organisation cristalline en feuillets et de leur capacité d’absorption qui définit leurs propriétés électrostatiques. En effet, à la différence des sables et des limons qui sont dépourvus de charge électrique, les minéraux phylliteux montrent en présence d’eau une forte réactivité qui se traduit par la formation d’une garniture ionique à la surface des cristaux lamellaires. Il en résulte une très forte attraction de l’eau à la surface des feuillets qui diminue au cœur du minéral argileux. La formation de ces charges négatives de surface se traduit par des échanges cationiques afin de tendre vers un rétablissement de la neutralité chimique. Du fait de l’impossibilité pour les charges électrostatiques de s’équilibrer totalement, le minéral argileux garde une nette charge négative ou capacité d’échange cationique (CEC) qui va fortement conditionner la stabilité des domaines argileux. Ainsi, leur cohésion est étroitement dépendante du type de minéraux argileux, surtout de leurs surfaces spécifiques, de la charge cationique du milieu (rapport entre cations dispersants et cations floculants) et de la nature chimique des composés organiques absorbés au sein des domaines argileux.
9La ductilité correspond donc à un comportement mécanique complexe du fait de la mise en œuvre concomitante de différents processus : physiques ou déformation plastique stricto sensu, chimiques ou échanges cationiques, physico-chimiques ou type de forces à l’interface des feuillets d’argiles et biochimiques ou interactions argiles/composés organiques. En conséquence, il convient de comprendre la maîtrise de la plasticité des matériaux argileux par le potier depuis la collecte jusqu’à la production du matériau façonnable comme une succession d’opérations subtiles révélant une connaissance empirique de processus complexes et concomitants. Certains de ces processus se déroulent à des échelles de temps instantanés, par exemple les déformations plastiques, d’autres nécessitent des temps de réactions plus longs (heures à semaines), en particulier les échanges cationiques, voire, pour certains, des durées pouvant atteindre plusieurs années, par exemple pour la formation de gels lubrifiants de polysaccharides5 se formant au cœur des domaines argileux au cours de la lente macération d’argiles riches en composés organiques. Sans prétendre maîtriser la complexité de ces interactions, il convient néanmoins d’en connaître les fondements et les manifestations afin de pouvoir en retrouver les traces, révélatrices des savoir-faire de potiers expérimentés.
La ténacité et la capacité à durcir au séchage
10De manière générale, quelle que soit la fonction des céramiques, une pâte cuite doit être dure et tenace afin de résister, une fois cuite, aux chocs mécaniques et thermiques. La ténacité est la capacité d’un matériau à résister à la propagation d’une fissure. Du fait de la nature composite des matériaux argileux, ce paramètre reste fortement conditionné par les forces de cohésion entre les différents éléments constitutifs, particulièrement à l’interface des domaines argileux et au niveau des zones de contact entre fraction grossière et masse fine. Ainsi, la présence de fins films d’eau introduits lors de la préparation de la pâte et au cours du façonnage peut générer localement un état fluidal qui se traduira par la formation de fissures au cours du séchage. Ces pertes locales de viscosité constituent des zones de discontinuité dans la masse fine, cause principale de fragilisation du matériau argileux au séchage avant cuisson. De la même manière, une déficience d’incorporation des vides au sein de la masse fine au cours de la préparation du matériau argileux peut générer des zones de rupture qui vont conduire à la propagation de fissures au séchage.
11La capacité des matériaux argileux à durcir au séchage exprime l’action concomitante de plusieurs facteurs dont les rôles respectifs restent étroitement dépendants de la nature minéralogique des matériaux argileux, de leur degré de préparation et de leur état d’hydratation. Ces paramètres sont maîtrisés au cours de la préparation de la pâte et du façonnage de manière à assurer une bonne cohésion de l’assemblage et un retrait minimum au cours du séchage. L’homogénéité du matériau argileux travaillé constitue sans conteste la clé pour assurer un séchage régulier sans gradient de densité, et éviter ainsi la formation d’une croûte extérieure imperméable. Comme pour la porosité, le type de fraction grossière et son degré d’incorporation – composés originellement présents ou dégraissants introduits lors de la préparation – servent à contrôler le retrait pour assurer un meilleur séchage, rapide et homogène.
12La première étape du durcissement s’effectue à température ambiante, par séchage lent, de préférence sans exposition directe aux rayonnements UV. Les principales modifications induites correspondent à l’évaporation partielle de l’eau libre, retenue à l’interface de domaines argileux et dans la porosité, ainsi qu’à des transformations chimiques et minéralogiques douces et relativement lentes (quelques dizaines d’heures) qui peuvent se produire à des températures de 20-30°C. Pour ces dernières, il s’agit surtout de deux types de réactions : (1) une évolution des complexes argilo-organiques modifiés par le malaxage mécanique des matériaux argileux marquée par un début de polymérisation avec formation de gels plus ou moins pâteux ; la présence au sein de la masse fine de catalyseurs métalliques ou carbonés, par exemple graphite ou noirs de carbone, est susceptible à ce stade d’accélérer le durcissement ; (2) un durcissement partiel par suite d’une hydratation de composés initialement présents dans la masse fine ou intentionnellement introduits à cet effet ; il peut par exemple s’agir de sulfates ou carbonates de calcium finement divisés, voire de chaux éteinte en particules grossières ou en fine poudre, voire d’alumino-silicates de calcium susceptibles de jouer ce même rôle d’agent de polymérisation et de cimentation. Il s’agit dans leur ensemble de transformations réversibles ou partiellement réversibles. À ce stade du séchage, le matériaux argileux conserve encore un certain état plastique et peut donc réagir sans rupture à un travail mécanique, par exemple à des percussions exercées pour amincir des parois. Néanmoins, la rigidité de l’assemblage est telle que les contraintes par cisaillement sont limitées, voire impossibles.
13Les étapes définitives et irréversibles du durcissement se produisent progressivement au cours de la cuisson, dans la continuité des transformations initiées au séchage à l’air. Les transformations les plus importantes sont induites par les pertes en eau, d’abord une évaporation de l’eau libre entre 100 et 130°C ; puis, entre 130 et 400°C, une évaporation de l’eau piégée dans la masse fine, par exemple à l’interface des domaines argileux ; puis, entre 400 et 700°C, le départ de l’eau de constitution qui fait partie intégrante du cristallite d’argile. Il s’agit alors d’un changement structural irréversible qui s’accompagne généralement de modifications minéralogiques avec néogenèse de nouvelles phases minérales, par exemple de silicates magnésiens et calciques, et/ou de transformations de phases minérales voire de leur disparition, particulièrement pour les sels et les carbonates. Parallèlement, les complexes argilo-organiques vont subir dans un premier temps (150- 400°C) une polymérisation irréversible, pour ensuite se décomposer partiellement, à l’exception de complexes argilo-carbonés thermorésistants qui peuvent perdurer dans la masse fine bien au-delà de 700°C. L’ensemble de ces transformations minéralogiques et interactions de phases est essentiel pour permettre à la pâte argileuse d’acquérir un degré de cimentation suffisant pour devenir un matériau inerte à l’eau, non mouillable, et une réactivité physique adaptée aux stress mécaniques et thermiques qui seront exercés lors de l’utilisation. Plus encore que pour le séchage à température ambiante, le degré d’homogénéité du matériau argileux joue un rôle clé dans sa réactivité au cours de la cuisson, particulièrement pour prévenir la formation de fissures.
Caractères des matériaux argileux
Matériaux sources et contextes de dépôt
14Dans la grande majorité des situations de production de céramiques traditionnelles anciennes ou actuelles, les sources de matériaux argileux exploités proviennent de contextes de dépôt de surface ou de subsurface. Il s’agit en général de sols et sédiments fins, de texture argilo-limoneuse, accumulés dans des dépressions, par exemple des méandres de rivières abandonnés, des bas-fonds alluviaux, des dépressions interdunaires, des bassins endoréiques, ou des pièges sédimentaires comme des cavités karstiques [figure 1.1]. Les matériaux parentaux résultent d’apports par voie hydrique et/ou éolienne de sédiments fins riches en minéraux argileux détritiques, transformés par la pédogenèse au cours de leur mise en place. Dans la grande majorité des cas, le renouvellement rapide de ces contextes de dépôt n’a pas permis aux processus physico-chimiques de modifier profondément la nature minéralogique des argiles. En effet, la production in situ de minéraux argileux néoformés à partir de produits d’altération de roches alumino-silicatés s’inscrit dans une évolution géologique à long terme qui peut conduire à la formation d’argiles primaires à l’échelle de centaines voire de millions d’années. Les sédiments argileux présents dans les dépôts de surface ou de subsurface sont donc pour la plupart constitués d’argiles secondaires d’origine détritique, elles-mêmes héritées de diverses sources, primaires et/ou secondaires. Les matériaux argileux exploités dans ces types de milieux sont donc, par essence, de nature composite, conséquence d’héritages multiples et de transformations in situ sous l’effet d’agents météoriques (eaux, UV), biologiques (faune et flore), d’actions physiques (retrait-gonflement) et physico-chimiques (réactions aux interfaces des éléments minéraux). Les effets combinés de ces processus pédologiques pendant des centaines, ou des milliers d’années ont entraîné, à des degrés variables selon les conditions de milieu, un façonnage naturel de la masse fine conférant à ces matériaux argileux des propriétés optimales pour la production de céramiques. Dans ce travail de pré-préparation assuré seulement par des processus naturels, la qualité des sources exploitées est étroitement dépendante de trois paramètres principaux : la maturation structurale qui fait référence à l’état de micro-agrégation de la masse fine, la maturation texturale qui rend compte de l’état de microdivision de la composante argileuse par effet gravitationnel au moment du dépôt (décantation) et mécanique lors de l’évolution in situ (micro-broyage naturel) et la maturation minéralogique. Cette dernière renvoie à l’ensemble des interactions entre les minéraux argileux stricto sensu, les composés organiques et les autres éléments fins des domaines argileux. Maturités texturale, minéralogique et structurale expriment ainsi la complexité des processus mis œuvre dans l’acquisition des propriétés des matériaux argileux, et plus particulièrement celles recherchées par les potiers : la malléabilité et la ductilité.
15Du fait des durées d’évolution relativement longues impliquées dans le déroulement des processus sédimentaires et pédologiques (quelques centaines à milliers d’années), les matériaux argileux propres à chaque contexte de dépôt présentent globalement des caractères homogènes. Les sources exploitées offrent donc dans leur ensemble des propriétés de qualité assez semblables. À un niveau plus fin de caractérisation, une source de matériaux argileux peut présenter une certaine variabilité de ses propriétés, souvent exprimée par des hétérogénéités de faciès à l’échelle du dépôt, par exemple des dépôts lenticulaires contrastant par leurs attributs avec les matériaux argileux encaissants. Ces variations verticales et latérales de faciès expriment le plus souvent l’occurrence, pendant un laps de temps relativement court (quelques années à dizaines d’années), de modifications dans les conditions de dépôt ayant conduit à la formation de matériaux argileux notablement différents [figure 1.1 : l-o]. Il peut s’agir par exemple d’épisodes de dépôts éoliens chargés en fins aérosols alumino-silicatés et carbonés, corrélatifs d’un accroissement notable de l’empoussièrement atmosphérique synchrone d’incendies. Une augmentation notable de précipitations fines concomitante d’une acidification atmosphérique suite à des éruptions volcaniques peut également avoir temporairement entraîné une défloculation des argiles et une séparation in situ par décantation, suivie d’une ségrégation dans le sol des composantes fines et grossières des matériaux argileux. Dans les sols de régions subtropicales et méditerranéennes humides, des phénomènes de battement de nappes, synchrones de changements climatiques et/ou de modifications géomorphologiques, ont pu conduire à des processus de transformation des oxydes et hydroxydes de fer accumulés au sein de la masse argileuse dans les dépôts fins comblant les bas-fonds, générant ainsi des aspects marbrés et tachetés révélateurs d’une hétérogénéité spatiale et verticale dans le degré de cimentation des argiles.
16La gestion méticuleuse de ces hétérogénéités locales à l’échelle de contextes de dépôts, relatée par de nombreux potiers traditionnels appartenant à une large diversité de contextes culturels et géographiques, montre bien toute la finesse du savoir acquis et transmis de génération en génération dans l’exploitation des sources d’argiles. En l’absence de données historiques relatant dans le détail l’évolution de ces pratiques au fil du temps, ce sont bien les seuls attributs des matériaux argileux mémorisés par la cuisson dans les céramiques qui vont permettre de retracer la connaissance ancestrale de ces pratiques d’exploitation. Leur reconnaissance et leur interprétation en termes de contextes de dépôt et de conditions de formation des matériaux sources nécessitent de pouvoir replacer en amont la distribution des sources possibles d’argiles aux périodes concernées au sein d’un modèle d’évolution paléogéographique propre à chaque région d’exploitation. L’élaboration d’un tel modèle ne s’inscrit pas directement dans les objectifs d’une étude de technologie céramique, mais procède de la mise en œuvre parallèle d’une étude paléoenvironnementale approfondie, calée sur une analyse stratigraphique à haute résolution des formations superficielles et des couvertures pédologiques associées, pour la région d’étude et pour les périodes concernées. La précision atteinte dans la restitution de l’évolution dans le temps et dans l’espace des formations sédimentaires riches en argiles va profondément conditionner le niveau d’identification de sources potentielles sur la base des attributs des matériaux argileux qui ont servi à la fabrication des céramiques.
Figure 1.1

Figure 1.1 Exemples de sources d’argiles et de caractères des matériaux argileux bruts : a) argiles pédogénisées de subsurface, région de Chennai, sud de l’Inde ; b) coupe montrant le faciès macroscopique tacheté des horizons profonds, expression d’un pattern de déferrification le long de fines fissures, et le faciès plus homogène vers la surface ; c) microfaciès de l’horizon supérieur en lumière naturelle analysée non polarisée montrant l’entassement dense de domaines argileux mélangés de sables quartzeux anguleux et de rares paillettes micacées ; d) vue de (c) en lumière naturelle analysée polarisée montrant la juxtaposition de plages d’argiles microdivisées sans organisation interne, expression d’un brassage intense par retrait-gonflement et de plages d’argiles orientées, conséquence de transferts d’argiles fines au cours de la pédogenèse (illuviation) ; e) cuvette endoréique à accumulations salines, sebkha en zone semi-aride, Égypte ; f) vue de surface montrant les dépôts d’argile par décantation naturelle ; g) microfaciès de l’horizon supérieur en lumière naturelle analysée non polarisée montrant un faciès compact argilo-limoneux à fins sables quartzeux anguleux, riche en intercalations argilo-limoneuses et papules (fragments de croûtes de surface) intégrés par le brassage mécanique naturel (alternances retrait-gonflement) ; h) plaine d’inondation en contexte alluvial, Afrique de l’Ouest ; i) microfaciès des dépôts de subsurface en lumière naturelle analysée non polarisée montrant un faciès lité d’argiles limoneuses et de limons sableux quartzeux riches en paillettes micacées ; j) même vue que (i) en lumière naturelle analysée polarisée ; k) plaine d’inondation du haut bassin de l’Euphrate (nord Syrie) modifiée par la construction récente d’un barrage ; l) horizon supérieur, vue en lumière naturelle analysée non polarisée, montrant un microfaciès agrégé marqué par l’entassement dense de micro-agrégats d’origine biologique provenant de niveaux perforés par les galeries de vers de terre. m) base de la coupe, vue en lumière naturelle analysée non polarisée montrant un microfaciès de limons argileux homogènes imprégnés de matières organiques ; n) milieu des dépôts, vue en lumière naturelle analysée non polarisée montrant un microfaciès hétérogène marqué par la juxtaposition de domaines cimentés par des carbonates et de la matière organique et de domaines argileux partiellement décarbonatés ; o) coupe montrant une séquence de matériaux limono-argileux fortement pédogénisée scellée par des niveaux de construction archéologiques.
Extraction du matériau argileux
17De nombreux exemples ethnographiques montrent une exploitation des sources qui peut être soit près de l’habitat6, soit à plusieurs dizaines de kilomètres lorsque le moyen de transport utilisé le permet (transport animal, fluvial, routier), soit près des lieux de récoltes (cas de potières jordaniennes qui exercent leurs activités saisonnièrement au moment et sur le lieu des récoltes) ou des lieux où se trouvent les consommateurs (cas des potiers ambulants)7, soit encore sur les parcours suivis par les populations nomades. La diversité des situations rencontrées en contexte archéologique montre que des matériaux argileux ont été fréquemment transportés sur plusieurs dizaines de kilomètres, voire exceptionnellement sur des distances plus longues. Ces exploitations à longue distance ont pu être associées à des pratiques de mélanges de différentes sources pour optimiser la qualité du matériau argileux final ou pour des raisons culturelles. La diversité des scénarios envisageables renforce la nécessité de disposer en amont de chaque étude d’une base de données exhaustive des sources d’argiles potentiellement exploitables pour la région considérée et de critères analytiques solides pour tracer l’origine des matériaux argileux exploités.
18Étant donné la localisation des matériaux argileux dans le paysage, ceux-ci sont extraits selon quatre modalités principales8 : en surface, en fosse, en galerie, sous l’eau. Dans le cas d’une extraction en surface, le matériau est collecté sans avoir à creuser profondément, dans des environnements très variables : plaines d’inondation, champs, sous-bois, berges, réservoirs, bas-fonds, marécages, etc. [figure 1.2]. Dans le cas d’une extraction en fosse, le sol est creusé jusqu’à atteindre la couche recherchée. Les fosses présentent des dimensions très variables, tant en profondeur qu’en largeur, selon l’environnement et le contexte de production. L’extraction en galerie suppose tout d’abord la construction d’un puits vertical jusqu’à la couche recherchée, puis une extension horizontale par creusement de galeries latérales. Fosses et galeries ont une durée de vie variable en fonction du gisement. L’extraction sous l’eau consiste à prendre l’argile dans des fonds de rivières dont le niveau d’eau est bas (saison sèche ou barrages).
19Une large diversité d’outils est utilisée pour extraire les matériaux argileux, sans recours à des techniques spécialisées, mais le plus souvent par emprunt à d’autres sphères d’activités, comme les pioches ou les pelles (travaux des champs, de construction, etc.). Les moyens de transport du matériau argileux sont également variés (transport humain, animal, fluvial, routier).
Figure 1.2 Exemple d’exploitation sélective de sources d’argiles

a) extraction en surface de matériau argileux salé (Rohat, Rajasthan, Inde) ; b) coupe montrant un paléosol argileux tacheté scellé par des niveaux de démantèlement de constructions archéologiques, région de Niasangoni, Burkina Faso ; c) argile kaolinitique grise des niveaux profonds montrant un faciès structuré compact – matériaux argileux utilisé pour la majeure partie de la production ; d) argiles composites de la partie supérieure constituées d’un mélange kaolinite/illite, et imprégnées d’oxydes de fer – matériau argileux utilisé pour les décors et en mélange avec l’argile kaolinitique grise.
Minéralogie, texture et états structuraux des matériaux argileux naturels
20Vu la nature et la diversité des contextes d’exploitation, les sources composites utilisées couvrent un spectre extrêmement large de matériaux argileux. Cette diversité est exprimée par une multitude de combinaisons possibles des trois paramètres diagnostiques de la nature des matériaux argileux : minéralogie, texture et structure. La reconnaissance de ces combinaisons et leur interprétation en termes de propriétés (malléabilité, ductibilité, aptitude à durcir) et/ou de sources constituent donc une étape essentielle de l’analyse de tout assemblage céramique. L’importance de cette lecture réside dans la nécessité de pouvoir retrouver dans tout matériau argileux utilisé pour la production de céramiques, les attributs hérités des contextes de dépôts – définis ici comme naturels – et ceux acquis au cours des différentes étapes de préparation qui, par extrapolation, peuvent être définis comme anthropiques. Sans entrer ici dans le détail des principes et concepts de base propres aux minéraux argileux, en particulier des notions de cristallographie, abondamment décrits dans de nombreux ouvrages et articles spécialisés, la priorité est de rappeler quelques points essentiels pour pouvoir maîtriser dans la pratique la reconnaissance des attributs naturels versus anthropiques.
Minéralogie
21Au plan minéralogique, les minéraux argileux sont des cristaux de taille colloïdale très petits (< au micron) qui ne peuvent être observés qu’au microscope électronique, à balayage pour la morphologie d’ensemble, et en transmission pour la structure interne jusqu’à l’échelle atomique. Les cristaux individuels se présentent comme de fines plaquettes, ou copeaux, assemblage de multiples feuillets formés de séquences répétées d’un même motif atomique. Toutes les familles de minéraux argileux comprennent seulement deux types d’unités atomiques élémentaires : les feuillets tétraédriques de silice et les feuillets octaédriques d’alumine [figure 1.3]. Seul le feuillet octaédrique présente des substitutions par différents types de cations dont les variations vont définir la douzaine de minéraux argileux identifiés à ce jour.
22Les kaolinites, dits minéraux argileux de type 1 : 1, se caractérisent par la répétition d’un feuillet tétraédrique et d’un feuillet octaédrique. Cette unité élémentaire de 0,72 nm d’épaisseur peut s’étendre indéfiniment dans deux directions, les liens entre la double unité de base étant assurés par des liaisons hydrogènes très fortes. En conséquence, le cristal élémentaire de kaolinite constitue une unité rigide qui peut être constituée de 70 à 100 unités élémentaires.
23Les halloysites sont également des minéraux argileux de type 1 : 1 qui diffèrent par une forme tubulaire et la présence de niveaux hydratés entre les unités élémentaires.
Figure 1.3 Représentation schématique de la structure atomique des minéraux argileux

a) unité élémentaire : le tétraèdre de silicium ; b) unité élémentaire : l’octaèdre d’aluminium ; c) unité bi-feuillet du minéral argileux 1 : 1 ; d) assemblage multi-feuillet Si/Al d’une kaolinite ; e) unité tri-feuillet du minéral argileux 2 : 1 ; f) assemblage multi-feuillet Si/Al/Si d’une montmorillonite ; g) assemblage multi-feuillet Si/Al/Si d’une illite.
24Les montmorillonites, encore appelés smectites, sont des minéraux argileux de type 2 : 1 constitués d’une unité octaédrique entre deux unités tétraédriques. L’unité élémentaire de 0,96 nm d’épaisseur peut également s’étendre indéfiniment dans deux directions. À la différence des kaolinites, les liaisons entre les unités siliceuses sont assurées par des forces de van der Waals9 assez faibles. Le feuillet formé de quatre plans négatifs présente un déficit de charges positives. Ce déficit en charges positives des niveaux octaédriques est compensé par des cations supplémentaires, dits compensateurs, situés à la surface des feuillets et entourés de molécules d’eau. Il en résulte un édifice de feuillets organisés côté contre face, faiblement soudés entre eux, qui présente la capacité de gonfler en présence d’eau.
25Les illites sont également des minéraux argileux de type 2 : 1 caractérisés par un déficit de charges positives très élevé et systématiquement compensé par des cations de potassium, K+, en contact étroit avec la surface des feuillets entre lesquels ils sont insérés. Il en résulte des feuillets organisés face contre face et par conséquent plus soudés que chez les smectites, mais moins que chez les kaolinites. Les liaisons entre les feuillets élémentaires sont assurées par des atomes de potassium. Cet édifice qui ne gonfle pas en présence d’eau est donc plus rigide.
26Les chlorites sont constituées de feuillets répétés d’unités octaédriques et tétraédriques qui alternent avec une unité de gibbsite (Al) ou de brucite (Mg) pour former des édifices de type 2 : 2 : 1. Ce type de minéral argileux offre des possibilités considérables de substitutions isomorphes et de gonflement, du fait de la capacité d’intégrer de l’eau entre les feuillets. Il est cependant moins actif que les montmorillonites.
27Ces différentes unités élémentaires peuvent présenter des combinaisons hybrides, définies comme unités mixtes, par exemple une interstratification de montmorillonite avec la chlorite et l’illite. À la différence de ces minéraux argileux cristallisés, peuvent également se former dans certaines conditions, en particulier en contexte volcanique, des argiles amorphes ou allophanes dépourvues de structure cristalline régulière.
Texture
28Au plan textural, des grains ou des particules élémentaires d’argile se rencontrent rarement en milieu naturel, et seulement dans des systèmes argiles-eau très dilués sous des conditions permettant une dispersion totale [figure 1.5 : a-b]. Dans la pratique, tous les matériaux argileux sont constitués d’assemblages de particules élémentaires argileuses qui sont des unités d’organisation aux contours bien définis et dont le comportement mécanique est régi par des forces de cohésion spécifiques [figure 1.4]. Ils correspondent aux domaines argileux définis pour les sols et aux pseudo-limons, voire pseudo-sables, définis dans les formations sédimentaires. Leur cohésion est assurée par des liants organiques, des complexes organo-minéraux ou des ciments minéraux.
Figure 1.4 Représentation schématique des charges électriques sur les côtés et faces de feuillets d’argile et des modes d’assemblage de feuillets d’argile.

Structure
29Au plan structural, tout matériau argileux est défini par l’arrangement géométrique des assemblages de particules et la porosité au sein des assemblages et entre ces derniers. L’état structural intègre ainsi un continuum d’arrangements géométriques de l’échelle macroscopique à nanoscopique, le plus souvent décrits comme des niveaux d’agrégation spécifiques appréhendés par différentes techniques de caractérisation (microscopie optique et électronique, mesures physiques) : macro, méso, micro-agrégats, domaines argileux et tactoïdes. En plus des charges chimiques à l’interface des domaines et particules argileuses, la cohésion entre les entités structurales aux différents niveaux d’organisation est étroitement dépendante de composés intimement associés à la masse fine [figure 1.4]. Ainsi, les oxydes et hydroxydes de fer en se fixant à la surface des argiles vont profondément modifier leurs propriétés, en particulier leur comportement à l’échange ionique et aux charges de surface. Seuls des traitements chimiques appropriés permettent de dissoudre ces associations argiles/oxydes de fer qui ont en général une forte cohésion. En conséquence, ces associations ne seront quasiment pas modifiées par la préparation des pâtes et le façonnage, offrant ainsi une empreinte d’origine des sources de matériaux argileux utilisés. La présence de particules micrométriques de carbonates de calcium intimement mélangées à la masse fine des matériaux argileux naturels joue également un rôle important sur les différents niveaux d’agrégation. Sur le matériau humide, cette composante va augmenter la rigidité d’ensemble de l’assemblage et réduire la déformation plastique des domaines argileux. Au séchage et à la cuisson, les transformations de phases des carbonates – cristallisation, décomposition thermique au-delà de 700°C avec formation de silicates calciques par interaction avec les argiles – vont se traduire par des modifications profondes des caractères des matériaux d’origine, et de leurs propriétés.
Figure 1.5

Figure 1.5
Vues à différentes échelles d’états texturaux et structuraux de matériaux argileux bruts :
a) argiles décantées ;
b) vue de microfaciès d’argiles décantées à sables quartzeux (cf. fig. 1.1.a) en lumière naturelle analysée non polarisée montrant le fin litage régulier et les imprégnations organiques diffuses – noter l’absence de structure microagrégée ;
c) état structural microagrégé, granulaire ouvert, caractéristique d’un brassage mécanique intense par la faune du sol (vers de terre), typique d’un horizon de surface de sol développé sur des matériaux argilo-limoneux de bas-fond ;
d) état structural agrégé dense d’un horizon pédologique profond à faciès tacheté développé sur matériaux argileux composite ;
e) vue détaillée de (d) montrant la juxtaposition des plages brun rouge, brun noirâtre et grisâtre ;
f) vue de(e) en lumière naturelle analysée non polarisée montrant l’imbrication étroite de domaines argilo-sableux brun orangé, de domaines argilo-organiques imprégnés d’oxydes et hydroxydes et de domaines argileux fins brun rouge ;
g) vue en lumière naturelle analysée non polarisée d’un assemblage dense homogène de micro-agrégats argileux riches en oxydes de fer caractéristique d’un horizon argillique (accumulation par transfert d’argiles) de sol rouge méditerranéen développé sur des argiles composites smectite/illite ;
h) vue en lumière naturelle analysée polarisée d’un microfaciès typique d’un horizon argillique de sol brun lessivé développé sur des limons argilo-sableux éoliens sous couvert forestier en conditions tempérées – à noter les concentrations le long des fissures et des vides d’argiles fines formés par un processus de transfert au cours du développement du sol forestier ;
i) vue en lumière naturelle analysée non polarisée d’un assemblage dense homogène de domaines argilo-sableux déferrifiés ;
j) vue en microscopie électronique à balayage d’une masse fine montrant l’imbrication dense des domaines argilo-limoneux ;
k) vue en microscopie électronique à transmission d’un tactoïde smectitique constitué de la fine imbrication de phyllites argileuses – à noter leur déformation caractéristique de leur plasticité ;
l) vue en microscopie électronique à transmission de la superposition de fins feuillets d’illite.
Préparation de la pâte : modification du matériau argileux
30Dans la grande majorité des cas, le matériau argileux fait l’objet d’une préparation en vue d’obtenir une pâte dont les propriétés se prêtent à la fois au façonnage, au séchage et à la cuisson [figure 1.6]. Cette préparation est modulée en fonction des caractères et propriétés du matériau argileux d’origine. Elle comprend les opérations suivantes : fractionnement, tri granulométrique, hydratation, retrait d’éléments grossiers, ajout de dégraissants, mélange de matériaux argileux et homogénéisation. Le retrait des éléments grossiers est fait au cours du fractionnement, du tri granulométrique ou de l’homogénéisation. Les dégraissants sont généralement ajoutés au moment de l’homogénéisation. Le mélange de matériau argileux peut être fait en amont ou au cours des opérations d’homogénéisation.
31Ces opérations entraînent des modifications du matériau brut qui concernent plus spécifiquement : 1) l’état structural, l’objectif étant d’obtenir une humectation et une plasticité homogènes jusqu’au niveau des domaines argileux ; 2) la composition texturale d’abord par retrait d’éléments grossiers pour optimiser l’homogénéisation du matériau, puis par ajout de dégraissants à un stade avancé de préparation pour rigidifier la pâte argileuse homogénéisée et/ou augmenter sa résistance thermique et/ou mécanique ; 3) la composition minéralogique de la masse fine par mélange d’argile et ou de particules fines en vue de contrôler et d’ajuster la malléabilité du matériau argileux, et/ou sa résistance thermique et mécanique.
Fractionnement du matériau argileux
32Le fractionnement du matériau argileux a pour objectif de diviser le matériau brut en classes granulométriques d’agrégats ayant chacune les mêmes capacités d’hydratation. Ces classes correspondent à des groupes d’entités structurales homogènes qui peuvent également avoir une spécificité au plan minéralogique et textural. Le fractionnement s’opère sur un matériau argileux préalablement séché afin de faciliter la fragmentation au niveau des plans de discontinuités majeurs qui correspondent souvent à des concentrations de complexes argilo-organiques hydrofuges sous la forme de revêtements ou d’enduits de micro-fibres. Le travail mécanique va permettre de casser ces fronts imperméables pour arriver à une humectation homogène.
33Le fractionnement des mottes d’argile est exécuté selon différentes techniques et à l’aide d’outils variés : par percussion lancée (avec battoir, bâton, pilon, main) ou percussion posée (avec meule, hachoirs). Bien qu’il s’agisse toujours de la même opération technique, le fractionnement est qualifié de concassage, pilage, broyage, hachage selon l’outil utilisé. Les mottes peuvent être fractionnées immédiatement après extraction du matériau argileux sur place et seulement à ce moment-là, mais, dans la majorité des cas, cette opération se déroule au sein de l’atelier, et ce d’autant plus qu’elle sera poussée jusqu’à un stade avancé de réduction en entités structurales homogènes.
Tri granulométrique
34Une fois concassé, le matériau argileux peut faire l’objet d’un tri granulométrique opéré soit par tamisage du matériau sec ou liquide, soit par décantation de l’argile liquide. L’objectif est de séparer la composante grossière de la composante fine.
35Tamisage du matériau sec ou liquide. Lorsque le matériau est sec, le tamisage est fait à l’aide de peaux perforées, de feuilles de métal perforées, de tissus, de tamis en fibres végétales ou en métal, de vanneries ou de calebasse qui sont secouées à cet effet (on parle alors de vannage). Les tamis traditionnels ont rarement des trous de diamètre inférieur à 1 mm, à moins d’utiliser des matériaux comme le tissu (exemple en Inde de tamis en fer perforés de trous de 2 cm de long et 3 mm de large). Lorsque le matériau est liquide, le tamisage est fait à l’aide de tamis fins afin de retirer les éléments indésirables qui n’ont pas été éliminés lors d’un premier tamisage à sec.
36Décantation. Elle vise un tri granulométrique optimal qui permet de séparer la composante d’agrégats la plus fine, seule composante utilisée pour la production des pâtes. Elle est réalisée pour de grosses quantités dans des bacs ou bassins, fréquemment aménagés par un pavage de pierres ou de briques, remplis d’eau. Le matériau est remué et délayé à l’eau puis laissé au repos. La composante grossière se dépose au fond du bassin, tandis que la composante plus fine qui est restée en suspension est versée dans un autre bassin, également pavé, puis mise au repos. Après évacuation de l’eau (avec des seaux ou par le biais de rigoles aménagées ou bien encore par évaporation), la composante fine est retirée et pétrie. À la différence du tamisage liquide attesté largement pour tout contexte de production, la décantation semble en fait spécifiquement associée aux contextes de production industrielle.
Hydratation
37Le matériau argileux peut être hydraté selon trois principales modalités : par immersion, par humectation et par imprégnation.
38L’hydratation par immersion consiste à verser le matériau argileux dans un contenant, un bac ou un bassin, à le recouvrir d’eau pour une absorption totale de l’eau par le matériau argileux, suivi éventuellement d’une phase d’évaporation de l’eau jusqu’à ce que l’argile soit de la consistance recherchée pour l’opération de pétrissage/malaxage.
39L’hydratation par humectation consiste en une infiltration de l’eau à partir d’un puits d’eau créé au centre d’un tas (même principe que le mélange de la farine et de l’eau pour faire une pâte à tarte), ou d’aspersion d’eau sur le matériau argileux.
40L’hydratation par imprégnation est réservée à la fraction fine du matériau argileux. L’imprégnation se fait par mélange de la fraction fine sèche avec la fraction grossière humide. Le tout est ensuite laissé au repos pour aboutir à une hydratation homogène par capillarité.
41Ces différentes modalités d’hydratation peuvent se combiner étant donné le phénomène d’absorption différentielle des différentes composantes du matériau argileux.
42La compréhension empirique de ce phénomène peut être illustrée par la pratique d’Har Kishan, potier d’Uttam Nagar, New Delhi (Inde). Cherchant constamment à améliorer la qualité de ses pâtes, ce potier réalise tout d’abord deux tamisages successifs à sec : un premier tamisage au tamis en fer séparant fraction grossière et fine, puis un second tamisage de la fraction fine avec un tamis plus fin en nylon. À l’issue de ces deux tamisages, deux tas sont formés : un tas composé de la fraction grossière retirée au cours des deux tamisages, un tas composé de la fraction fine issue du second tamisage. Le tas de la fraction grossière est alors mis en immersion dans un bac. Une fois à l’état liquide, le matériau argileux est à nouveau tamisé avec un tamis fin en nylon au-dessus d’un autre bac afin d’éliminer définitivement les éléments indésirables. Après plusieurs heures, une fois que le matériau argileux a pris une consistance humide, il est pétri et mélangé à la fraction fine sèche obtenue au cours du second tamisage. La pâte obtenue est ensuite mise au repos afin de laisser le temps à la fraction fine de s’humidifier par imprégnation.
43Une situation similaire est décrite au Bénin10 : les potiers du village Bariba de Tourou pilent l’argile dans un mortier en bois, puis séparent la fraction fine de la fraction grossière à l’aide d’une calebasse secouée à cet effet. La fraction grossière est pilée une seconde fois et mise en immersion dans une jarre en plein soleil. Une fois liquéfiée, elle est tamisée et les éléments les plus grossiers éliminés ; puis elle est mélangée à la fraction fine sèche et mise au repos.
Figure 1.6 Préparation de la pâte

a) fractionnement au bâton (Rajasthan, Inde) ; b) tri granulométrique par tamisage à sec de la fraction grossière et de la fraction fine (Uttar Pradesh, Inde) ;
c) hydratation par humectation de la fraction grossière (Uttar Pradesh, Inde) ;
d) hydratation par humectation de la fraction grossière tandis que la fraction fine sera hydratée par imprégnation lorsque mélangée à la fraction grossière (Rajasthan, Inde) ;
e) mélange de la fraction grossière humide avec la fraction fine sèche pour une hydratation par imprégnation (Uttar Pradesh, Inde) ;
f) tamisage liquide d’une fraction grossière hydratée par immersion et ayant fait l’objet d’un premier tamisage à sec (New Delhi, Inde).
Retrait d’éléments grossiers
44Le retrait d’éléments grossiers consiste à retirer les éléments indésirables les plus grossiers comme des graviers, des racines et autres gros débris végétaux qui peuvent gêner à la réussite de l’ensemble des étapes de la chaîne opératoire – façonnage, séchage, cuisson. Ce retrait est fait à la main ou au tamis sur matériau argileux sec, humide ou liquide.
45Le retrait à la main [figure 1.7 : a] est la plus simple des techniques. Il est fait sur matériau argileux sec, au fur et à mesure de son fractionnement, et sur argile humide, au fur et à mesure du malaxage de la pâte et des pâtons. Les inclusions les plus grosses sont visibles à l’œil nu ou ressortent sous les mains et sont aisément retirées.
46Le retrait au tamis [figure 1.7 : b], fait à sec ou à l’état liquide, consiste à enlever à l’aide d’un tamis les éléments indésirables qui n’ont pas été retirés au moment du fractionnement (s’il y a eu fractionnement). Lorsqu’il est fait à sec, le retrait se fait au cours du tamisage de séparation entre la fraction grossière et la fraction fine (voir infra).
Ajout de dégraissants
47Les dégraissants sont constitués de matières minérales (quartz, silex, feldspath, calcaires, basalte, etc.), de matières organiques (végétaux, os, coquilles..), de cendres siliceuses ou carbonatées, voire de chaux éteinte, ou encore de matériaux céramiques fragmentés (chamotte). Le « dégraissant » est ainsi appelé par référence à sa capacité à rendre les argiles moins grasses, à les « amaigrir ». En général, l’adjonction de dégraissant ne dépasse pas 20 %, une proportion plus élevée risquant de fragiliser le récipient11.
48Le matériel non plastique est ajouté au cours du pétrissage/malaxage lorsque le matériau argileux est à l’état humide [figure 1.8 : a]. Le dégraissant minéral, organo-minéral ou céramique, peut être obtenu par concassage (pilage et/ou broyage). Le tri granulométrique est fait à la main ou au tamis. Le dégraissant peut être ajouté à la totalité du volume de pâte destiné à fabriquer le récipient, ou bien à une partie seulement de ce volume. Dans ce dernier cas, la partie du volume dégraissée est destinée à façonner certaines parties du récipient seulement. Des volumes de pâte avec différents dégraissants peuvent être également utilisés pour le façonnage des différentes parties d’un même récipient.
L’Afrique donne ainsi l’exemple de chamotte de granulométrie différente utilisée pour un même pot. Le fond est fait avec de la grosse chamotte, les parois avec de la moyenne chamotte et enfin le col de moyenne et de petite chamotte12.
Figure 1.7 Retrait des éléments indésirables

a) à la main au fur et à mesure du fractionnement du matériau argileux ; b) au tamis sur argile liquide ; c) à la main au fur et à mesure du pétrissage des mottes.
En Inde, ce sont des pots culinaires qui sont façonnés au tour à partir de mottes constituées pour la partie inférieure d’un pâton fait à partir d’un matériau sableux non dégraissé et pour la partie supérieure d’un pâton fait à partir du même matériau sableux, mais dégraissé avec du crottin d’âne ou bien de la sciure de bois. Les deux pâtons sont soudés l’un à l’autre par compression pour former une motte qui est ensuite mise sur le tour.
49Selon les cas de figure, l’ajout de dégraissants sert différents objectifs. Il peut permettre d’améliorer le comportement mécanique de matériaux argileux très plastiques au façonnage en créant un effet de squelette souple et déformable. Il peut favoriser un séchage homogène en induisant la formation d’un fin réseau de fissures régulières aux interfaces grains grossiers/masse fine. Selon la nature minéralogique des composés incorporés, le dégraissant peut aussi augmenter la résistance aux chocs thermiques et mécaniques, ou favoriser la conduction thermique.
Amélioration de la plasticité de la pâte pour le façonnage et le séchage
50Différentes catégories de composés non plastiques sont utilisées selon la nature du matériau argileux afin de moduler le degré de plasticité et la rétraction au séchage.
51L’ajout de matériel organique comme l’herbe hachée, la mousse ou les déjections animales engendre une meilleure tenue mécanique et une meilleure plasticité, indépendamment de la nature de la matrice minérale, ce qu’ont pu démontrer différentes études expérimentales13. La mousse serait le matériau le plus efficace, son adjonction en faible quantité (2 à 4 %) permettant de travailler des matériaux bruts très peu malléables. Les déjections animales favoriseraient également la plasticité étant donné une proportion importante de composés organiques fibreux, considérés comme étant des polysaccharides d’origine bactérienne qui agiraient comme lubrifiant.
52Lors du séchage, la pâte perd plus ou moins de son volume, en fonction des propriétés du matériau argileux. En moyenne, la rétraction est de 2 à 10 %, mais peut aller au-delà pour des matériaux argileux gonflants, en particulier ceux riches en smectites. La rétraction est d’autant plus difficile à contrôler que les pièces sont volumineuses. Ainsi, les fonds des grandes pièces présentent fréquemment une craquelure en forme de S. L’ajout de dégraissant, qui ne prend pas de retrait, permet de limiter les déformations en diminuant la rétraction du matériau argileux et en freinant la propagation des fissures. Parmi ces dégraissants, le végétal serait un bon régulateur de séchage. Il pourrait être une solution au travail de matériaux divers présentant des effets indésirables14.
Ajout de matériel pour améliorer la résistance aux chocs mécaniques et thermiques
53Les études sur les chocs mécaniques et thermiques s’appuient sur les sciences des matériaux selon lesquelles la résistance aux chocs d’un matériau dépend de sa dureté et de sa ténacité. La dureté est une capacité de la matière à résister à une pénétration en surface, tandis que la ténacité est la caractéristique qui détermine la résistance mécanique « totale » et qui correspond au travail (ou énergie) nécessaire pour venir à bout d’un matériau (rupture) par une contrainte de pression, de tension, ou de cisaillement. La ténacité contraste avec la « fragilité » qui caractérise en général les matériaux les plus durs et qui se détermine par des tests spécifiques comme la résistance à l’impact. À résistance égale, ce sera le matériau le plus « tenace » qui résistera le mieux avant de « casser » ou de se fracturer.
54Des expérimentations sur des briquettes à partir de matériaux argileux calcaires et non calcaires ont été faites pour évaluer dans quelle mesure l’ajout de dégraissants rendait le matériel plus résistant aux chocs mécaniques et au stress thermique15. La relation entre ajout de dégraissants (type et quantités) et résistance au choc mécanique a été testée en mesurant la ténacité, à savoir la quantité d’énergie nécessaire pour fracturer le matériau (surface délimitée par la courbe contrainte-déformation). Le principal résultat a été de démontrer que les pâtes dégraissées étaient plus tenaces que les pâtes sans dégraissant. Ainsi, les pâtes dégraissées avec plus de 20 % de quartz et cuites à 800°C sont, par exemple, plus tenaces que celles dégraissées avec moins de 10 % de quartz et cuites à 950°C. Ces dernières, qui sont donc plus dures que les précédentes, présentent une moins bonne capacité de déformation et sont plus fragiles. La relation ajout de dégraissant et résistance au choc thermique a été établie en montrant comment une brusque différence de températures entre faces internes et externes du récipient produisent des fissures et comment les pâtes dégraissées étaient plus résistantes à la fois en raison de leur meilleure conduction thermique (voir ci-après) et de leur plus grande capacité à ne pas se fracturer dès l’initiation des fissures16.
55De manière générale, quel que soit le matériau argileux, les dégraissants au calcaire, à la coquille ou à la chamotte confèreraient aux pâtes un degré de dureté plus élevé que le quartz étant donné leur plus faible coefficient de dilatation et donc leur moindre capacité à dégager des vides une fois les pâtes cuites17. Mais les coquilles aplaties rendraient les pâtes plus résistantes que le quartz de par leur forme aplatie qui augmenterait significativement la résistance à la propagation des fissures18.
Amélioration de la conduction thermique
56La conduction thermique est un mode de transfert thermique provoqué soit par le contact avec une source de chaleur, soit par une différence de température entre le contenu du récipient et l’atmosphère ambiante dans lequel se trouve le récipient.
Amélioration du transfert de chaleur
57Une bonne conduction thermique revient à contribuer de manière significative à la résistance au stress thermique dont l’amplitude dépend des différences de température entre les parois externe et interne du vase. Elle nécessite que les pâtes ne soient pas trop poreuses et perméables, ce qui d’une certaine manière pourrait sembler contradictoire avec l’obtention de pâtes tenaces et donc résistantes au stress thermique. Les dégraissants à fort coefficient de dilatation (dilatation à la chaleur et contraction au froid) comme la calcite seraient les meilleurs candidats pour les pots à cuire car ils favoriseraient à la fois la conduction thermique (à chaud, les pâtes ne sont pas poreuses) et la résistance aux chocs mécaniques (à froid, la contraction des dégraissants dégagent des vides qui représentent autant de zones de résistance à la propagation des fissures).
Amélioration de la conservation de la fraîcheur de l’eau
58Afin d’améliorer la fraîcheur de l’eau contenue dans les jarres, les pâtes céramiques doivent permettre des échanges thermiques par changement de phase, définie comme chaleur latente de vaporisation, afin d’assurer une condensation continue sur la paroi externe. Le maintien de l’évaporation entraîne une perte d’énergie du liquide contenu dans le pot, et donc un rafraîchissement par évaporation. Cet effet est d’autant plus marqué que l’air ambiant est chaud et sec, et donc très peu chargé en humidité. Pour ce faire, il s’agit de préparer des pâtes dites « hydrocérames » qui ont la particularité de « suer » suite à la condensation et à l’évapotranspiration de l’eau. Ces pâtes sont a contrario défavorables à la conduction de chaleur lors de la cuisson d’ingrédients.
59La préparation de pâtes hydrocérames implique de mettre en œuvre des recettes qui favorisent porosité et perméabilité. La porosité correspond au volume relatif des vides (pores) présents dans la pâte. La perméabilité mesure l’aptitude d’une pâte à se laisser traverser par l’eau. La porosité d’une pâte céramique peut se mesurer empiriquement en déterminant le volume d’eau contenu dans la pâte d’un récipient. Le récipient est pesé avant et après un séjour prolongé dans l’eau. La différence mesurée en gramme est convertie en volume (1 g = 1 cm3) ; ce volume représente le volume des vides. La perméabilité peut être mesurée empiriquement en calculant le temps qu’il faut à un volume d’eau pour traverser la paroi d’un récipient.
60Plusieurs recettes ont cours pour fabriquer des pâtes hydrocérames aux grandes capacités d’absorption par capillarité. Parmi elles, l’ajout de dégraissants organiques permet d’augmenter la porosité et la perméabilité des pâtes en se détruisant au cours de la cuisson. Les pâtes ainsi dégraissées sont caractérisées par des réseaux de canaux enchevêtrés qui donnent lieu à des pores ouvrant sur les deux faces d’une paroi, favorables à la percolation de l’eau. Les dégraissants minéraux de type granite permettent également d’obtenir des pâtes hydrocérames.
61Enfin, la nature même de l’argile peut jouer sur la porosité des pâtes. C’est le cas des matériaux argileux salés, le sel favorisant la floculation de l’argile et par suite l’obtention de pâtes poreuses [figure 1.8 : b].
Figure 1.8 Ajout de matériel non plastique

a) ajout de grains de granite et de sciure de bois une fois la pâte hydratée au moment du malaxage (Rajasthan, Inde) ;
b) ajout de sel sur la fraction grossière avant son hydratation afin d’obtenir une pâte hydrocérame (Salawas, Rajasthan, Inde).
Mélange d’argile
62Les situations ethnographiques montrent que le mélange de différentes sources de matériaux argileux est fréquemment pratiqué pour obtenir la malléabilité recherchée, par exemple en ajoutant à une argile trop collante, riche en minéraux argileux gonflants de type smectite, une composante plus riche en argiles rigides comme des illites ou rigidifiée par des ciments d’oxydes de fer, ou des gels argilohumiques polymérisés, ou encore des argiles à forte charge sableuse.
Par exemple dans le nord de l’Inde, deux argiles sont utilisées, l’une noire et l’autre jaune. Ces deux argiles sont situées à proximité des villages. Selon l’endroit d’où est extraite l’argile noire, celle-ci contient plus ou moins d’éléments rigidifiants. Si elle est considérée comme trop plastique, c’est-à-dire si d’après les potiers, elle ne contient pas assez de sable, alors de l’argile jaune est rajoutée (en proportion 80 %/20 %). Lorsque le stock d’argile jaune est épuisé, du sable est alors rajouté. En revanche, si la terre noire présente une plasticité optimale, alors aucun ajout n’est effectué. Le mélange des différentes argiles peut se faire soit avant l’opération de fragmentation, soit après, une fois les argiles tamisées, au moment de l’hydratation.
Préparation de la pâte : homogénéisation de la pâte
Pétrissage et malaxage
63Après l’hydratation du matériau argileux, celui-ci est pétri afin d’obtenir un état d’humectation homogène, une distribution régulière des différents éléments non plastique, au sein de la masse fine et afin de réduire le volume poral en éliminant la quantité maximale d’air piégé [figure 1.9]. L’homogénéisation de l’état hydrique, l’incorporation des éléments non plastiques et l’évacuation des vides sont des opérations déterminantes pour assurer au cours du façonnage une malléabilité optimale, pour faciliter le centrage au tournage et garantir un séchage régulier.
64Le pétrissage porte sur de grosses quantités (50-100 kg). Il est réalisé selon différentes modalités en fonction de la quantité à pétrir : au pied, à la main, au pilon19. Lorsque le pétrissage est fait au pied, la pression est exercée avec le talon, et le pétrissage suit souvent un mouvement en spirale du centre vers la périphérie. Il peut porter soit sur une masse, soit sur des tranches coupées dans la masse et ensuite superposées pour constituer un bloc qui sera pétri avant d’être à nouveau découpé, le découpage favorisant le processus de réduction du volume poral et d’homogénéisation.
Figure 1.9 Opérations de pétrissage et malaxage

a) pétrissage au pied (Uttar Pradesh, Inde) ; b) pétrissage au pilon (Leyte, Philippines) ; c) malaxage à la main avant façonnage (Rajasthan, Inde).
65Après le pétrissage, les (ou la) mottes obtenues sont stockées à l’abri de l’air, enveloppées dans des matériaux divers (végétaux, tissus, plastiques…). Elles sont ainsi mises au repos dans des conditions hermétiques.
66Au moment du façonnage, les mottes sont à nouveau travaillées. Elles sont malaxées. Pétrissage et malaxage sont deux étapes successives et progressives servant un même objectif. Elles peuvent être en fait réunies en une seule opération suivies immédiatement du façonnage du récipient. Cela dépend principalement des quantités travaillées et donc des contextes de production : contexte où l’on stocke la pâte versus contexte où l’on façonne les pots au fur et à mesure de la préparation de la pâte. Comparé au pétrissage, le malaxage porte sur des quantités plus petites. Il est le plus souvent fait à l’aide des deux mains qui agissent selon des mouvements de compression. L’introduction des éléments non plastiques (dégraissants) peut se faire au stade du malaxage qui permettra idéalement leur distribution uniforme au sein de la pâte.
67Selon le degré de malaxage et la quantité d’éléments non plastiques contenus dans la pâte (présents naturellement ou ajoutés), les pâtes obtenues sont de texture fine à grossière. Les pâtes dites fines, de granulométrie souvent inférieure à 60 microns, ont une faible porosité. Les pâtes dites grossières, montrant un continuum d’inclusions de granulométrie moyenne à grosse, souvent irrégulièrement réparties dans la masse fine, peuvent avoir une porosité élevée20.
Maturation ou pourrissage
68La maturation consiste à entreposer une pâte humide, pour la soumettre à l’action du temps avant de l’utiliser pour le façonnage. La durée de la maturation est très variable, de quelques jours ou quelques mois à quelques années. Les quantités sont également variables. Il faut noter qu’en général, excepté dans de grosses fabriques de poteries, les réserves d’argile ne sont jamais très importantes. Dans certaines régions chaudes et sèches, comme au Pakistan, des réserves de pâtes d’argile sont stockées dans des puits qui les gardent au frais et à l’abri des pluies. Au Japon, des maîtres potiers stockent des pâtes maturées pendant de nombreuses années, jusqu’à 100 ans, afin d’obtenir des pâtes de plasticité exceptionnelle.
69La maturation longue entraîne le développement de gels argilo-organiques, voire de gels organiques purs riches en filaments carbonés qui se comportent comme des substances lubrifiantes au moment du pétrissage, favorisant à la fois la cohésion et le mouvement par cisaillement des domaines argileux.
Notes de bas de page
4 Plan de rupture se produisant en général à l’interface de domaines argileux en réponse à l’application de contraintes tangentielles.
5 Macromolécules organiques composites en chaînes longues jouant le rôle de liant, de fluidifiant ou de lubrifiant en raison de leur propriété de gonflement.
6 Arnold 1985 ; Arnold 2005 ; Kramer 1985 ; Gosselain and Livingstone Smith 2005.
7 Comme au Pérou ou en Crète : Ramón 2011, Voyatzloglou 1973.
8 Gosselain and Livingstone Smith 2005.
9 Phénomène lié à l’interaction de couples de charges électriques de faible intensité entre atomes, molécules, ou entre une molécule et un cristal.
10 Gosselain and Livingstone Smith 2005, 41.
11 Kilikoglou et al. 1998.
12 Virot 2005.
13 London 1981 ; Skibo, Schiffer, and Reid 1989 ; Sestier 2005.
14 Sestier 2005.
15 Steponaitis, 1984 ; Kilikoglou et al. 1998 ; Tite, Kilikoglou, and Vekinis 2001.
16 Kilikoglou et al. 1998.
17 Tite, Kilikoglou, and Vekinis 2001.
18 Steponaitis, 1984.
19 Exemples dans Arnold 1991 ; Gosselain 2002 ; Mahias 1994 ; Rye 1981 ; Scheans 1977.
20 Blondel 2001.
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