Critères de malaxabilité des mélanges granulaires humides

Isabelle Pezron

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spécialité : Génie des procédés JURY Isabelle PEZRON, Professeur, UTC Compiègne Rapporteur Bogdan CAZACLIU, Chercheur HDR, LCPC Nantes Rapporteur Gérard THOMAS, Prof, Ecoles des Mines de Saint-Etienne Examinateur Pierre Henri JEZEQUEL, Chercheur HDR, Lafarge LCR Examinateur Mylène MARTIN, Dr Chercheur, Lafarge LCR Invité Nicolas ROUSSEL, Chercheur HDR, LCPC Paris Invité Driss OULAHNA, MA HDR, Ecole des Mines d'Albi Directeur de thèse Alain De RYCK, Professeur, Ecole des Mines d'Albi Codirecteur de thèse École doctorale : Mécanique, Energétique, Génie civil et Procédés Unité de recherche : RAPSODEE (Centre de Recherches d'Albi en génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement) Directeur(s) de Thèse : Driss OULAHNA, Alain DE RYCK Présentée et soutenue par M. COLLET Romain Le 21 Janvier 2010 Titre : Critères de malaxabilité des mélanges granulaires humides

• régime quasi-statique


• résistance au malaxage


• centre de recherches d'albi en génie des procédés


• addition instantanée du liquide


• essai de cisaillement en régime

Sujets

• Thomas
• Lafarge
• Collet
• Mylène
• Jézéquel
• Université de Toulouse
• École des Mines

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 107
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

THÈSE


En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l’Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Génie des procédés


Présentée et soutenue par M. COLLET Romain
Le 21 Janvier 2010

Titre : Critères de malaxabilité des mélanges granulaires humides

JURY
Isabelle PEZRON, Professeur, UTC Compiègne Rapporteur
Bogdan CAZACLIU, Chercheur HDR, LCPC Nantes Rapporteur
Gérard THOMAS, Prof, Ecoles des Mines de Saint-Etienne Examinateur
Pierre Henri JEZEQUEL, Chercheur HDR, Lafarge LCR Examinateur
Mylène MARTIN, Dr Chercheur, Lafarge LCR Invité
Nicolas ROUSSEL, Chercheur HDR, LCPC Paris Invité
Driss OULAHNA, MA HDR, Ecole des Mines d'Albi Directeur de thèse
Alain De RYCK, Professeur, es Mines d'Albi Codirecteur de thèse


École doctorale : Mécanique, Energétique, Génie civil et Procédés
Unité de recherche : RAPSODEE (Centre de Recherches d'Albi en génie des Procédés,
des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement)
Directeur(s) de Thèse : Driss OULAHNA, Alain DE RYCK







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REMERCIEMENTS

J’aimerais tout d’abord remercier les membres du jury qui ont accepté d’évaluer mon
manuscrit de thèse. Merci au Pr. Isabelle PEZRON (UTC, Compiègne) et à M. Bogdan
CAZACLIU (LCPC, Nantes) d’avoir accepté d’être mes rapporteurs. Merci au Pr. Gérard
THOMAS (ENSMSE, Saint Etienne) d’avoir accepté la présidence du jury et à M. Nicolas
ROUSSEL (LCPC, Paris) d’avoir apporté son point de vue sur les travaux réalisés.

Je remercie particulièrement mon directeur de thèse, M. Driss Oulahna, pour avoir orienté la
thèse dans le bon sens, mais aussi pour le temps qu’il m’a consacré, toujours avec bonne
humeur, gentille et humour.
Je remercie sincèrement le Pr. Alain De Ryck, mon Co-Directeur de thèse, pour nos
discussions et son analyse très fine des résultats.
Je tiens également à remercier M. Pierre Henri JEZEQUEL et Mme Mylène Martin, mes
encadrants industriels, pour leur soutien et l’apport de leur point de vue industriel dans cette
étude.

J’exprime mes remerciements à l’ensemble des permanents du centre RAPSODEE que j’ai
côtoyé tout au long de ces trois années et plus particulièrement ceux du laboratoire des
poudres et procédés.
Je voudrais également exprimer ma sympathie à tous mes collègues doctorants, et plus
particulièrement Toma et guillaume, avec qui j’ai tissé de véritables liens d’amitié.

Merci également à mes parents qui m’ont constamment soutenu pendant mes études et qui
m’ont toujours encouragé à repousser mes limites.
Enfin, je ne saurais terminer sans remercier ma femme, Gwenaelle, pour l’affection, le
bonheur et l’énergie qu’elle m’apporte. Tous ceci m’a permis de réaliser ce travail de thèse
avec beaucoup plus de facilité.



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Sommaire

INTRODUCTION GENERALE............................................................................................... 8
Chapitre I. Étude Bibliographique............................................................................... 14
1. Le milieu granulaire sec ........................................ 14
1.1. Propriétés des particules................................ 14
1.2. Les forces inter-particulaires......................... 16
1.3. La résistance à la traction .............................. 20
2. Le milieu granulaire humide .................................................................................... 21
2.1. Les états de saturation du milieu granulaire par le liquide............................... 21
2.2. Notions de mouillabilité et d’énergie de surface.............................................. 23
2.3. Les forces inter-particulaires......................... 24
2.4. Résistance à la traction.................................. 30
3. Empilements et porosités des milieux granulaires ................................................... 32
3.1. L’empilement des milieux granulaires secs ..................................................... 32
3.2. L’empilement des milieux granulaires humides .............................................. 38
4. Malaxage et Agglomération.................................. 40
4.1. Les étapes de l’agglomération au cours du malaxage ...................................... 41
4.2. La mesure de la puissance consommée par le malaxeur.................................. 42
4.3. Efficacité du malaxage ..................................................................................... 43
4.4. Les malaxeurs................................................ 44
4.5. Écoulement dans un malaxeur planétaire......................................................... 46
5. Conclusion............................................................. 47
Chapitre II. Matériels et Méthodes............................................................................ 50
1. Régime dynamique................................................................................................... 50
1.1. Le malaxeur planétaire CAD......................... 50
1.2. L’essai de malaxage en régime dynamique...................................................... 51
1.3. Résistance au malaxage : Intensité et Energie dépensées ................................ 51
1.4. Détermination des conditions opératoires ........................................................ 54
2. Régime Quasi-statique .......................................... 55
2.1. L’essai de cisaillement en régime quasi-statique ............................................. 55
2.2. La cellule annulaire de Schulze........................................................................ 56
3. Caractérisation des matériaux et liquides de l’étude................................................ 58
3.1. Caractérisation des solides ............................ 58
3.2. Caractérisation des liquides........................... 64
Chapitre III. Malaxage en Régime Dynamique.......................................................... 70
1. Introduction .............................................................................................................. 70
2. Étude des paramètres du solide ............................. 71
2.1. Cinétique de mouillage.................................. 73
2.2. Résistance au malaxage : Intensité et énergie dépensées................................. 75
3. Étude du mode d’addition du liquide .................... 90
3.1. Addition instantanée du liquide........................................................................ 90
3.2. Addition du liquide en deux fois................... 95
3.3. Conclusion..................................................... 99
4. Effet d’un adjuvant............................. 100
5. Énergie de surface et viscosité des liquides ........ 102
4
5.1. Influence de la tension superficielle du liquide.............................................. 102
5.2. Influence de la viscosité du liquide................................................................ 106
6. Malaxage de micro-mortiers ............................... 110
6.1. Présentation et caractérisation des micro-mortiers utilisés ............................ 111
6.2. Mélanges bimodaux .................................... 112
6.3. Mélanges trimodaux.................................... 114
6.4. Mesure de l’énergie spécifique ................... 115
6.5. Mesure de la porosité du lit granulaire des mortiers en cours de malaxage... 116
6.6. Conclusion...................................................................................................... 117
7. Conclusion du chapitre III. Malaxage en Régime dynamique ............................... 118
Chapitre IV. Le Régime Quasi-Statique................................................................... 124
1. Introduction..................... 124
2. Protocole.............................................................. 125
3. Influences des paramètres « quantité de liquide » et « compacité » ...................... 126
3.1. Influence de la consolidation......................................................................... 127
3.2. Influence de la quantité de liquide .............. 128
3.3. Conclusion.................................................