Rhéologie des suspensions de silice concentrées

Abstract

L’écoulement de suspensions peut être bloqué lorsque les particules en suspension sont densément tassées. Dans ce manuscrit,nous étudions des suspensions de particules de silice rugueuses industrielles dans un fluide newtonien. Le comportement rhéologique avec et sans vibrations est étudié à une fraction volumique supérieure à leur fraction volumique de blocage notée Øm. En l’absence de vibrations, les suspensions se comportent comme un solide : elles ne s’écoulent qu’au-dessus d’une contrainte seuil. Les particules sont confinées par la tension de surface et le seuil de contrainte est d’origine frictionnelle. Lorsque des vibrations sont appliquées, la contrainte seuil disparaît pour donner lieu à un comportement pseudo-newtonien de type liquide à faible taux de cisaillement. Lorsque le taux de cisaillement augmente, on observe un rhéoépaississement des suspensions vibrées, conduisant finalement à du blocage par cisaillement. Nous montrons que la transition de rhéoépaisssissement peut être ajustée en modifiant l’énergie de vibration injectée dans le système. Nous proposons enfin une image physique basée sur la compétition entre l’ouverture de contact par vibration et la formation de contact par cisaillement pour rendre compte de ces comportements. Dans le cadre du modèle de Wyart et Cates, les vibrations peuvent être considérées comme introduisant une force répulsive de type thermique, produisant une contrainte critique proportionnelle à la contrainte de vibration introduite par Hanotin et al.