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Séminaire « Matière molle : organisation et dynamique » de l’INSP

Suspensions de particules et bulles dans des fluides à seuil - Guillaume Olvarez - Lundi 11 mai 2015 à 11 h

INSP - 4 place Jussieu - 75252 PARIS Cedex 05 - Barre 22-32 - 2e étage, salle 201

Guillaume Olvarez, Laboratoire du Futur, Université de Bordeaux, CNRS

Résumé

Les pâtes granulaires, telles les laves torrentielles, les bétons frais et les mousses de plâtre, sont des matériaux à seuil, constitués de suspensions concentrées de particules polydisperses (du nm au cm), impliquant une grande diversité d’interactions physiques entre particules. Si une séparation d’échelle est possible entre les particules en suspension, ces pâtes granulaires peuvent être considérées en première approche comme des particules rigides non-colloïdales plongées dans un fluide à seuil (la suspension de particules colloïdales) dont les propriétés rhéologiques sont connues (par exemple : mortier = pâte de ciment + sable). D’un point de vue fondamental, ce sont des suspensions dont les particules ont des interactions mécaniques non linéaires, ce qui les rend plus complexes que les suspensions visqueuses. Dans ce séminaire, nous présenterons le comportement de suspensions de particules rigides plongées dans des fluides à seuil. Nous nous intéresserons à l’évolution de leurs propriétés rhéologiques (module élastique, seuil d’écoulement, viscosité apparente) avec la fraction volumique en particules dispersées. Nous montrerons que le comportement observé est en très bon accord avec celui prédit par une approche d’homogénéisation, qui prend en compte le caractère non linéaire du fluide interstitiel et la localisation de la déformation du fluide entre les particules. Le couplage entre écoulement et microstructure sera illustré à travers ses conséquences sur les propriétés d’écrouissage de matériaux composites. Nous nous intéresserons ensuite aux suspensions de bulles. Les bulles se comportent comme des objets rigides ou mous selon la tension de surface, la sollicitation mécanique et les propriétés mécaniques du fluide interstitiel. Nous montrerons que différents nombres capillaires pilotent cette déformabilité suivant qu’on s’intéresse aux propriétés élastiques ou viscoplastiques du matériau.