{"id":12404,"date":"2020-07-30T10:55:41","date_gmt":"2020-07-30T08:55:41","guid":{"rendered":"http:\/\/navier-lab.fr\/?page_id=12404"},"modified":"2020-07-30T10:55:41","modified_gmt":"2020-07-30T08:55:41","slug":"proprietes-fonctionnelles-des-mousses-solides","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/navier-lab.fr\/en\/research\/rheophysics-porous-media\/mousses-et-materiaux-aeres\/proprietes-fonctionnelles-des-mousses-solides\/","title":{"rendered":"Propri\u00e9t\u00e9s Fonctionnelles des Mousses Solides"},"content":{"rendered":"

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Mousses min\u00e9rales pour la construction et l\u2019habitat<\/em><\/strong><\/h2>\n

Mousses de ciment : Blandine Feneuil (Th\u00e8se soutenue le 11\/10\/2018, Labex MMCD), Nicolas Roussel, Olivier Pitois
\nMousses de g\u00e9opolym\u00e8re : Asmaa Kaddami (Th\u00e8se en cours, Ifsttar), Vincent Langlois, Olivier Pitois
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Pour \u00e9laborer de nouvelles mousses isolantes \u00e0 matrice min\u00e9rale il est n\u00e9cessaire de contr\u00f4ler les m\u00e9canismes de d\u00e9stabilisation \u00e0 l\u2019\u0153uvre pendant la p\u00e9riode qui pr\u00e9c\u00e8de le durcissement du mat\u00e9riau. Le drainage gravitaire peut engendrer de fortes inhomog\u00e9n\u00e9it\u00e9s, mais il faut \u00e9galement consid\u00e9rer les ph\u00e9nom\u00e8nes de coalescence (la fusion des bulles voisines par rupture des films qui les s\u00e9parent) et de m\u00fbrissement (du fait de sa solubilit\u00e9 dans le liquide interstitiel, l\u2019air peut s\u2019\u00e9changer entre les bulles voisines \u2013 sans fusion de ces derni\u00e8res \u2013 et faire dispara\u00eetre les plus petites bulles au profit des plus grosses, ce qui engendre une dynamique interne potentiellement tr\u00e8s n\u00e9faste). Le contr\u00f4le de la coalescence peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 par le choix appropri\u00e9 du tensioactif ajout\u00e9 pour faire la mousse. Pour le contr\u00f4le des deux autres m\u00e9canismes, les \u00e9tudes men\u00e9es sur les syst\u00e8mes mod\u00e8les ont montr\u00e9 que deux strat\u00e9gies pouvaient \u00eatre mises en \u0153uvre : (1) exploiter les propri\u00e9t\u00e9s de contrainte seuil qui caract\u00e9risent les p\u00e2tes (cette contrainte seuil du mat\u00e9riau interstitiel s\u2019oppose aux mouvements de bulles), (2) exploiter les propri\u00e9t\u00e9s de blocage des particules dans le r\u00e9seau interstitiel.<\/p>\n

Nous nous sommes int\u00e9ress\u00e9s au cas des mousses de ciment et des mousses de g\u00e9opolym\u00e8re. Le terme g\u00e9opolym\u00e8re d\u00e9signe ici une suspension de particules de m\u00e9takaolin (argile calcin\u00e9e) activ\u00e9es dans une solution de silicate de sodium. L\u2019\u00e9tude de l\u2019adsorption du tensioactif utilis\u00e9 pour stabiliser la mousse sur les particules min\u00e9rales a permis d\u2019identifier et de mettre en \u0153uvre deux strat\u00e9gies pour contr\u00f4ler la stabilit\u00e9 de ces mousses complexes durant la phase qui pr\u00e9c\u00e8de leur durcissement : (1) soit d\u00e9velopper les interactions attractives entre particules et augmenter autant que possible la contrainte seuil de la suspension pour contrer les effets capillaires (augmentation du nombre capillaire de Bingham) ; (2) soit au contraire d\u00e9velopper les interactions r\u00e9pulsives entre particules et permettre \u00e0 ces derni\u00e8res d\u2019atteindre une configuration o\u00f9 le syst\u00e8me est bloqu\u00e9. Cette m\u00e9thodologie nous a permis de produire des \u00e9chantillons particuli\u00e8rement contr\u00f4l\u00e9s, comme le montre la figure ci-dessous.<\/p>\n

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Figure : Elaboration de mousses min\u00e9rales (les bulles ont une taille proche de 800 \u00b5m sur toutes les images). Le point de d\u00e9part est le m\u00e9lange d\u2019une mousse aqueuse avec la p\u00e2te contenant les particules : en contr\u00f4lant ce m\u00e9lange on obtient une mousse qui reste \u00ab fluide \u00bb (premi\u00e8re image de gauche) jusqu\u2019au moment de la prise de la p\u00e2te. Durant cette p\u00e9riode la mousse peut soit \u00e9voluer fortement (deuxi\u00e8me image de gauche, haut) soit au contraire conserver sa morphologie (deuxi\u00e8me image de gauche, bas) si le ph\u00e9nom\u00e8ne de m\u00fbrissement est contr\u00f4l\u00e9. Dans certains cas, le mat\u00e9riau peut pr\u00e9senter une architecture interne \u00e9tonnamment ma\u00eetris\u00e9e (derni\u00e8re image de gauche), comparable aux mousses organiques. Le m\u00eame type de r\u00e9sultat peut \u00eatre obtenu \u00e0 partir d\u2019une p\u00e2te de m\u00e9takaolin activ\u00e9 dans une solution de silicate de sodium (images de droite).<\/p>\n

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Pour les mousses de g\u00e9opolym\u00e8re, le contr\u00f4le morphologique qui r\u00e9sulte de la stabilisation que nous parvenons \u00e0 imposer est tel qu\u2019on peut imaginer d\u2019autres applications que l\u2019isolation, comme par exemple la filtration et la d\u00e9pollution des liquides contamin\u00e9s.<\/p>\n

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Figure : La compr\u00e9hension des m\u00e9canismes de stabilisation des mousses complexes a permis de produire des mousses de g\u00e9opolym\u00e8re bien moins denses que celles r\u00e9alis\u00e9es dans le cadre des \u00e9tudes pr\u00e9sent\u00e9es dans la litt\u00e9rature (graphe de gauche). (Droite) illustration du contr\u00f4le morphologique r\u00e9alis\u00e9 sur nos mousses de g\u00e9opolym\u00e8re : \u00e0 taille de pore (bulle) fix\u00e9e, la taille des passages entre pores (connections) peut \u00eatre modul\u00e9e en ajustant la densit\u00e9 de la mousse (ici 50 et 300 kg\/m3).<\/p>\n

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Publications<\/strong><\/h4>\n

B. Feneuil, O. Pitois, N. Roussel, Effect of surfactants on the yield stress of cement paste, Cement and Concrete Research (2017) 100, 32\u201339
\nB. Feneuil, N. Roussel, O. Pitois, Optimal cement paste yield stress for the production of stable cement foams, Cement and Concrete Research (2019)
\nBrevet : Mousse de g\u00e9opolym\u00e8re et son proc\u00e9d\u00e9 de fabrication (FR 17 62432)<\/p>\n

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