Effet d’une variation simultanée de la viscosité de la solution interstitielle et de

Dans cette section, nous cherchons à étudier le cas où la viscosité du fluide interstitielle et la distance particulaire change simultanément avec l’introduction de polymères dans notre pâte de référence. Nous choisissons ainsi de nous focaliser sur des polymères qui s’adsorbent partiellement (Cf. Chapitre 4) et qui ont un effet majeur sur la viscosité du fluide interstitiel (Cf. Chapitre3). Parmi les polymères étudiés dans ce travail, les HEC remplissent ces conditions. Le cadre théorique présenté au début de ce chapitre nous permet d’anticiper que, si ces conditions sont réunies et qu’aucune autre force n’est introduite dans le système par ces polymères, la viscosité résiduelle et le seuil devraient diminuer. Ces polymères, de par la longueur de leur chaine, introduisent cependant dans le système des forces de pontage en s’adsorbant simultanément sur plusieurs grains de ciment. Cette force de longue portée domine les forces attractives de Van der Waals et provoque une augmentation du seuil alors que, dans le même temps, les polymères adsorbés sont à l’origine d’une augmentation des distances inter-particulaires. Dans cette section, nous nous contentons à

ce stade d’étudier uniquement les variations de viscosité résiduelle. Les forces de pontage qui n’existent pas dans la pâte de référence et leurs effets sur le seuil d’écoulement seront discutés dans la section suivante.

5.2.4.1 Résultats expérimentaux

0,1 1

10 _{Vitesse de cisaillement (s-1)} 100

Viscosité résiduelle (Pa.s)

Pâte de ciment de référence 0,1% de HEC2

0,2% de HEC2

Figure 5-13. Viscosité résiduelle en fonction de la vitesse de cisaillement pour la pâte de référence et pour deux

dosages en HEC2.

Nous traçons sur la Figure 5-13 la viscosité résiduelle en fonction de la vitesse de cisaillement pour la pâte de ciment de référence et pour deux dosages en HEC2. Nous notons une augmentation de la viscosité résiduelle.

5.2.4.2 Analyse et discussion

Lorsque des HEC sont ajoutés au système, nous avons montré au chapitre 4 qu’une fraction du polymère était adsorbée à la surface des grains de ciment alors que le reste du polymère restait dans la solution interstitielle et augmentait sa viscosité (Cf. Chapitre 3). Nous pouvons nous attendre à ce que le polymère adsorbé soit à même d’augmenter la distance inter-particulaire H par l’introduction d’une force de répulsion stérique comme discuté

précédemment. Nous pourrions chercher à déterminer cette distance à partir de la mesure du seuil d’écoulement en considérant que le seuil du système est proportionnel à 1/H². Cependant, comme nous le verrons plus loin, les forces de pontage introduites par les HEC écrantent les forces de Van der Waals. Pour cette raison, leur diminution ainsi que la diminution de leur contribution au seuil d’écoulement ne peut être mesurée. Nous cherchons alors à déterminer cette distance en considérant que la viscosité résiduelle corrigée de la contribution inertielle est proportionnelle à m0/H. Nous avons vu dans la

section précédente que cette proportion était vérifiée lorsque H n’était pas modifié. Nous faisons ainsi l’hypothèse que les forces de pontage à haute vitesse de cisaillement ne modifient pas la façon dont le cisaillement se concentre entre les grains.

Nous calculons cette distance à partir des évolutions de la viscosité résiduelle à des dosages en HEC tels que nous sommes proches de la saturation en polymère des surfaces de grains. Nous nous plaçons ainsi dans une configuration où la distance inter-particulaire n’est pas une distance moyenne entre des configurations de particules sans polymères et des configurations de particules couvertes de polymères mais dans une configuration où cette distance est représentative de l’épaisseur de la couche de polymères adsorbés et donc de la conformation de surface des chaines. Nous prenons comme référence la viscosité résiduelle de la pâte de référence ainsi qu’une distance inter-particulaire de 1 nm dans cette pâte. Il peut être noté que, même si la saturation des surfaces est telle que les forces attractives de Van der Waals deviennent faibles devant la gravité, le système reste suffisamment stable pour pouvoir mesurer son comportement rhéologique puisque la viscosité de la solution interstitielle ralentit cette sédimentation en écoulement et que cette sédimentation est empêchée au repos par les forces de pontage.

Nous traçons ainsi sur la Figure 5-14 les distances inter-particulaires déduites de la viscosité résiduelle de la pâte à la saturation des surfaces en polymères en fonction du rayon hydrodynamique mesuré en DLS pour nos cinq HEC. Nous notons que la distance inter-particulaire calculée est proportionnelle et du même ordre de grandeur que la taille caractéristique mesurée à la DLS. Ceci suggère que la conformation des HEC à la surface des grains est celle d’un polymère linéaire faiblement adsorbé puisque, tout comme le rayon

hydrodynamique auquel elle est proportionnelle, l’épaisseur de la couche est proportionnelle à la masse molaire à la puissance 3/5. Ce résultat est conforme avec la littérature des polymères linéaires faiblement adsorbés [43]. Ces résultats rejoignent les résultats d’adsorption du chapitre 4 qui suggéraient la même proportion avec la masse molaire à la puissance 3/5.

1 10 100

10 100

Rayon hydrodynamique mesuré à la DLS (nm)

Distance interparticulaire déduite de la

viscosité (nm)

Figure 5-14. Distance inter-particulaire déduite de la viscosité résiduelle de la pâte à la saturation des surfaces

en polymères en fonction du rayon hydrodynamique mesuré en DLS pour cinq HEC.