Suspension concentrées : systèmes non newtoniens et thixotropie sous écoulement

Concentrated suspensions : non-Newtonian systems and thixotropy under flow

• Auteur / Autrice : Maxime Liard
• Direction : Pascal Hebraud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 19/11/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : René Muller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Lootens, Nicos Martys
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Ovarlez, Jan Vermant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Thixotropie

Jets

Dynamique des fluides

Ciment

Construction -- Matériaux

Mots clés libres

Suspensions concentrées

Rhéologie

Rhéoépaississement

Thixotropie

Jets

Concentrated suspensions

Rheology

Shear-thickening

Thixotropy

Jets

Résumé

Cette thèse de doctorat a été financée par l’entreprise SIKA spécialisée dans les matériaux de construction. Les trois chapitres de cette thèse correspondent à la tentative de résolution de trois problématiques d’origine industrielle. Dans le premier chapitre, nous avons étudié l’effet de la concentration en particules sur les propriétés d’écoulement de fluides complexes rhéofluidifiants ou rhéoépaississants et démontré l’origine microscopique de cet effet. Dans le second chapitre, nous avons étudié la floculation de particules colloïdales sous faibles perturbations et mis en évidence l’existence, au cours de la reconstruction, d’un maximum du module élastique. Enfin le troisième chapitre est l’étude d’un diagramme de phase de jet de suspensions concentrées. En régime dilué et semi-dilué, les résultats sont conformes à ceux de la bibliographie, en revanche nous avons étudié un nouveau régime à très haute fraction volumique où le jet, instable, se met à osciller. Nous avons montré que ces oscillations étaient dues au rhéoépaississement de la suspension.

This thesis has been done in collaboration with the company SIKA, one of the leader if the construction industry. This thesis report is organized in three chapters where each of them tries to answer a problem coming from industrial processes. In the first chapter, we studied the impact of particles concentration on the flowing properties of complex fluids such as shear-thinning and shear-thickening fluids. We demonstrated the importance of local contacts between particles to explain the evolution of the viscosity with the volume fraction. In the second chapter, we studied the aggregation of colloidal attractive suspensions under small perturbations and proved the existence of a maximum of elastic modulus during the rebuilding of the structure. Finally, the third chapter is a study of a phase diagram of a concentrated suspension jets. In the diluted and semi-diluted regimes, we found results in agreement with the bibliography, meanwhile at very high concentration, we studied a new regime where the jet, unstable, is oscillating. We showed those oscillations can be explained by the shear-thickening behaviour of the suspensions at those high concentrations.