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Influence des argiles sur les propriétés rhéologiques de mélanges granulaires Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire.

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1 Influence des argiles sur les propriétés rhéologiques de mélanges granulaires Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Christian BLACHIER, Thèse 3 ème année Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) Directeur de thèse: Laurent MICHOT Présentation séminaire RP2E, 15 janvier 2009

2 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Plan de la présentation Problématique argileuses Les argiles Impact environnemental et industriel Mesures rhéologiques des systèmes granulaires Principales difficultés de mesures: sédimentation Protocole expérimental dans un fluide suspendant Caractérisation rhéologique dun mélange granulaire Caractérisation fine de linfluence des argiles Effet de trois argiles: Montmorillonite, illite, kaolinite Rôle Interaction eau-argile Rôle de lanisotropie

3 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Argiles: Phylosilicates hydratés Structure en feuillets TOT ou TO (T: couche silicaté, O: couche alumineuse) kaolinitemontmorilloniteillite Minéraux de petite taille (<µm) et de forte anisotropie 0.1µm 25nm 0.25µm 25nm 0.25µm Propriétés des argiles Minéraux lamellaires Affinité forte avec leau Surface spécifique importante Capacité dadsorption importante

4 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Impact environnemental Coulée de boue, lave torrentielle, Lahar Préventions des risques Impact industriel Rhéologie des bétons à létat frais lors de lutilisation de sables pollués en argile Test détalement (« slump ») Détérioration de louvrabilité du béton étalement nul

5 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Mesures rhéologiques des systèmes granulaires Principales difficultés de mesures: sédimentation Pas de mesure fine de la rhéologie des systèmes granulaires Le plus souvent: test détalement type « slump test » Utilisation dun fluide suspendant Emkarox HV45 (25%w/w) : fluide newtonien de forte viscosité (0.087Pa.s) Mesure rhéologique en Vane Caractérisation rhéologique de sable

6 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Mesures rhéologiques des systèmes granulaires Caractérisation rhéologiques des systèmes granulaires Modélisation: avec et y = - c (Baravian, 2003) Evolution de la contrainte seuil et de la viscosité infinie en fonction de la fraction volumique Courbes de référence sans argiles Domaine de transition granulaire cohérents avec données bibliographiques (Pierson et Scott, 1985; Ancey, 2001) Quemada, 1977

7 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Influence des argiles sur la rhéologie des sables Caractérisation rhéologiques des systèmes sable + montmorillonite Augmentation de la quantité deau nécessaire à lobtention dune pâte et limitation des effets de sédimentation pour les rapports eau/solide importants 1% montmorillonite 2% montmorillonite 3% montmorillonite 5% montmorillonite Influence montmorillonite: comparaison aux Courbes de références Montmorillonite impacte fortement la contrainte seuil des systèmes granulaires Peu deffet sur la viscosité infinie

8 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Influence des argiles sur la rhéologie des sables Caractérisation rhéologique des systèmes sable + illite et sable + kaolinite illite kaolinite illite impacte la contrainte seuil mais pas la viscosité infinie très peu deffet de la kaolinite Rôle des interactions eau argile?

9 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Influence des argiles sur la rhéologie des sables Effet dune argile hydrophobe Montmorillonite hydrophobe: Traitement Hofmann-Klemen perte de la charge de surface par pénétration dions Li + dans la structure (400°C) Hoffmann et Klemen, 1950 Perte de la nocivité de la montmorillonite Interactions eau –argile jouent un rôle prépondérant dans la problématique argileuse.

10 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Influence des argiles sur la rhéologie des sables Interactions eau- argile: Rhéologie des suspensions dargile dans le Emkarox 25% montmorillonite illite kaolinite Suspensions argiles dans le Emkarox Impact des argiles dans les systèmes granulaires Linfluence des argiles sur la rhéologie des systèmes granulaires est due aux interactions eau-argiles Montmorillonite >illite >kaolinite

11 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Influence des argiles sur la rhéologie des sables Interactions eau- argile: rôle de lanisotropie et modèle de sphères dures Baravian, 2003, Michot, 2008 Mouvement brownien: particules dargile tournent sur elle même Notion de volume effectif prenant en compte lanisotropie des particules a e 2% argile3% argile5% argile Caractérisation rhéologiques des systèmes sable + montmorillonite danisotropie croissante Anisotropie Montmorillonites: Wyoming > Arizona > Sardaigne Impact de largile est lié à son anisotropie

12 Séminaire École Doctorale RP2E, Janvier 2009Christian BLACHIER, Laboratoire Environnement et Minéralurgie Conclusions Les argiles impactent fortement la rhéologie des systèmes granulaires La limitation de la sédimentation permet lobtention de mesures rhéologiques propres et reproductibles Les interactions eau – argiles sont aux cœur des problématiques argileuses dans ces milieux: piégeage de leau La capture deau par les argiles est liée à la libre rotation des particules: volume exclu Perspectives Modélisation du volume exclu dans les lapproche rhéologique des systèmes sable - argile Rôle de la floculation Contrôle du packing des argiles peut permettre un meilleur contrôle de leur nocivité


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