Rheologie des dispersions aqueuses thixotropes d'une argile de type hectorite

par Frédéric Pignon

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Albert Magnin.

Soutenue en 1997

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Le but de cette etude est l'identification et la comprehension des mecanismes gouvernant le comportement thixotrope dans les dispersions aqueuses d'une argile de type hectorite : la laponite. Cette argile modele, constituee de particules anisotropes de taille nanometrique, a permis de combiner les mesures rheometriques avec des mesures de diffusion de rayonnements, des visualisations du champ de deformation et des mesures de birefringence. Au repos, la structure des gels est constituee d'agregats microniques denses assembles en une masse fractale d'une dimension d. Pres de la transition sol-gel, d = 1, la texture est fibreuse. Aux fractions volumiques plus elevees, d = 1,8, la structure est une connexion de zones denses et de zones moins denses en particules. Des lois d'echelles theoriques et experimentales, ont permis de correler ces dimensions fractales a l'influence de la fraction volumique sur le seuil d'ecoulement. La transition sol-gel et la stabilite de la phase gel ont ete etudiees en fonction du temps de gelification et des parametres physico-chimiques. L'existence d'instabilites d'ecoulements, telle que la localisation du cisaillement, ont ete montrees, sur ces dispersions dont la courbe d'ecoulement est a minimum de contrainte. Les differents regimes d'ecoulements ont ete identifies et ont permis d'etablir des procedures fiables pour la caracterisation du comportement thixotrope. Sous ecoulement de cisaillement, la chute de viscosite provient d'orientations et de desagregation a l'echelle de longueur de l'ordre du micron. Lors de la restructuration, les deux echelles de temps mises en evidence, correspondent respectivement a une relaxation rapide des orientations et a un processus lent d'agregation. La nature du comportement thixotrope est alors identifiee comme etant principalement un processus d'agregation reversible, pour lequel les grandes echelles de longueur, de l'ordre du micron, associees a un arrangement fractal jouent un role determinant.


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  • Détails : 195 P.
  • Annexes : 84 REF.

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