Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Type de document

CHAPITRE D'OUVRAGE (CO)

Langue

français

Auteur

HUYNH ; COUSSOT

Résumé / Abstract

Des études rhéologiques réalisées au LMSGC sur des suspensions aqueuses d'argiles (bentonite et laponite) ont mis en évidence l'existence d'une contrainte seuil associée au caractère thixotrope. Des essais en écoulement par gravité sur un plan incliné de suspensions acqueuses de bentonite ont montré l'existence d'une contrainte seuil qui croît avec le temps de repos (ou temps de restructuration du matériau). Le passage d'un comportement liquide à celui solide d'un fluide à seuil thixotrope se manifeste par un phénomène de bifurcation de la viscosité, qui régit l'écoulement du fluide selon la valeur de la contrainte imposée par rapport à une valeur critique. Cette valeur dépend de la procédure et de l'histoire de l'écoulement. Des profils de vitesse d'un fluide à seuil thixotrope sous l'écoulement de cisaillement ont été mesurés grâce à la rhéométrie associée à l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Une particularité observée lors de l'écoulement de laponite dans l'espace annulaire entre deux cylindres concentriques, était l'aplatissement des profils de vitesse à l'approche du cylindre extérieur à des vitesses de rotation relativement faibles, correspondant aux deux régions distinctes d'écoulement : l'une est cisaillée rapidement et l'autre non cisaillée. Cela peut être expliqué par la coexistence de phases qui se présente localement en dessous dune valeur critique de vitesse de rotation. Ces profils de vitesse ont été représentés par un modèle appelé "loi de puissance tronquée " pour un fluide de laponite en écoulement non homogène. Nous montrons en particulier qu'à l'instar de la bentonite ou de la laponite, l'apparition d'une bifurcation de viscosité se traduisant par une rupture de pente des profils de vitesse. L'existence de cette bifurcation a été également prédite par l'application d'un modèle de comportement de matériaux thixotropes récemment développé au LMSGC. Nous avons étudié la sédimentation d'une sphère en suspension dans un fluide à seuil thixotrope en fonction de deux paramètres: le temps de repos du fluide et la fréquence de vibration appliquée au fluide. Ces paramètres permettent de mettre en évidence l'importance de la thixotropie du matériau sur cette sédimentation. Un modèle simple de cinétique de structure permet de prédire l'évolution de la sédimentation sous les trois régimes rencontrés. Il s'appuie sur le modèle de comportement qui prévoit une bifurcation de viscosité et suppose qu'il existe un cylindre de fluide autour de la bille qui subit des transformations liées à l'avancement de cette bille.

Editeur

LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES - LCPC