Agregation, gelification et sedimentation dans les suspensions colloidales et les fluides complexes

par DAVID SENIS

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Dominique Salin.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Apres avoir presente quelques generalites sur les systemes colloidaux, la these est en grande partie consacree a l'etude statique et dynamique d'un gel colloidal se tassant sous l'effet de son propre poids dans differentes configurations geometrique (dimensions et inclinaison des echantillons). Une etude experimentale tres complete a ete realisee sur des suspensions de carbonate de calcium dans de l'eau. La modelisation des comportements observes est basee sur des approches analytiques (calcul exact ou approches en loi d'echelle) ou numeriques, qui prennent en compte les proprietes mecaniques et hydrodynamiques specifiques liees a la structure fractale des agregats constituant le gel. Un des resultats essentiels de l'etude statique reside dans le fait que l'etat du gel a l'equilibre depend, en plus de la fraction volumique, des dimensions de l'echantillon (hauteur, diametre). Une modelisation prenant en compte la reponse mecanique particuliere d'un tel systeme (contrainte seuil de compression) permet de predire la position d'equilibre du gel dans de larges gammes des differents parametres, ainsi que la valeur de la fraction volumique au-dela de laquelle le gel est initialement stable vis a vis de la gravite. Pour l'etude dynamique, la construction de diagrammes spatio-temporels a permis de caracteriser la cinetique particuliere de sedimentation du gel, et de completer des observations et des modelisations precedemment realisees. Enfin, il a ete mis en evidence le fait que la cinetique d'un tel systeme est sensible a l'inclinaison de l'echantillon. Sous certaines conditions de fraction volumique et d'inclinaison, la vitesse du front de sedimentation subit une augmentation qui est connue sous le nom d'effet boycott dans les suspensions macroscopiques. Dans d'autres situations, un comportement original a ete mis en evidence et interprete en tenant compte des proprietes specifiques des gels colloidaux. Nous terminons par une etude qualitative sur un systeme tres different constitue de particules non browniennes dispersees dans un fluide fortement rheofluidifiant (solutions d'un xanthane de haut poids moleculaire) a des fraction volumiques en particules faibles (1%). Quelle que soit la fraction volumique, nous observons une importante structuration de la suspension. Nous montrons que celle-ci est liee au fait que les particules s'agregent a cause des interactions hydrodynamiques modifiees par les proprietes rheologiques non newtoniennes du fluide suspendant.


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Informations

  • Détails : 262 p.
  • Annexes : 48 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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