Vous êtes

Sélectionner

Réduire la taille texte Rétablir la taille du texte par défaut Agrandir la taille du texte Partager cette page Favoris Courriel Imprimer

Laboratoire de rhéométrie

Objectifs scientifiques

Il s’agit, pour un fluide donné, d’étudier sa loi de comportement, c'est-à-dire la relation liant les contraintes appliquées sur le matériau aux gradients de vitesse (appelés aussi taux de déformation).

Rhéomètres de laboratoire

Il existe deux grandes familles de rhéomètres : les rhéomètres à contrainte contrôlée, dans lesquels on impose les contraintes et on mesure les taux de déformation résultants, et les rhéomètres à vitesse contrôlée, dans lesquels on impose la vitesse de déformation et on mesure les contraintes résultantes.
Dans l’unité, nous disposons de deux rhéomètres de laboratoire :

  • un rhéomètre plan-plan Haake PK 100 à vitesse de rotation imposée (30 niveaux de vitesse possibles de 0,005 rad.s-1 à 52,3 rad.s-1),
  • un rhéomètre digital Bohlin C-VOR adiabatique pouvant fonctionner, au choix, à vitesse ou à contrainte contrôlées. Différentes configurations d’outils sont possibles (plan-plan, cône-plan, cylindres concentriques, scissomètre,…).

Ces rhéomètres permettent de caractériser finement le comportement de matériaux modèles (fluides visqueux, fluides à seuil, matériaux granulaires,…). Dans le cas de matériaux naturels, ils sont limités par la taille maximale des éléments que l’on peut tester (500 mm typiquement). La validité des mesures de laboratoire doit donc être systématiquement discutée au moment de passer à l’échelle du terrain, à l’aide notamment d’expériences de rhéométrie à grande échelle.

Contact : Guillaume Chambon

Rhéomètre de terrain

Les écoulements naturels étudiés dans l’UR (laves torrentielles, avalanches de neige, etc.) contiennent des éléments grossiers tels, qu’il n’est pas possible de tester directement ces fluides à l’aide de rhéomètres de laboratoire. Un rhéomètre de grande taille a été développé à Irstea afin de réaliser, à plus grande échelle, les mêmes écoulements viscosimétriques bien contrôlés qu’au laboratoire. Ceci permet d’approcher plus précisément la loi de comportement des fluides naturels, même si la taille maximale des particules que l’on peut tester (2 mm) reste encore bien inférieure à la taille des blocs présents dans les écoulements naturels.
Le rhéomètre est constitué de cylindres coaxiaux (dispositif de Couette). Le cylindre intérieur est entraîné en rotation alors que le cylindre extérieur est maintenu fixe. L’intervalle séparant les cylindres est de 20 cm. Pour éviter les glissements à la paroi intérieure, une surface rugueuse a été placée sur toute la surface du cylindre. La vitesse de rotation varie de 0.01 à 1000 s-1. Initialement conçu pour étudier les boues torrentielles, ce rhéomètre a été modifié dans le cadre du projet européen SATSIE pour être utilisé sur la neige : un vérin pneumatique a été installé sur la périphérie du cylindre extérieur pour contraindre le matériau neige sur le cylindre intérieur et éviter ainsi un décollement de la surface de cisaillement lors de la rotation du cylindre. Les mesures de vitesse de rotation et de contraintes de cisaillement sont synchronisées.

Contact : Mohamed Naaim

Collaborations

Publications

COUSSOT P. Rhéologie des boues et laves torrentielles, étude de dispersions et suspensions concentrées., Thèse INPG, Edité dans la série Montagne des éditions Irstea, N° 5. ISBN :2-85362-321-1. COUSSOT P., MEUNIER M., LCPC CHAMPS SUR MARNE, CEMAGREF GRENOBLE ETGR. Les laves torrentielles. Irstea Editions, Antony, in : Des grands écoulements naturels à la dynamique du tas de sable : introduction aux suspensions en géologie et en physique, ILDEFONSE B., ALLAIN C., COUSSOT P., 1997, p. 71-87

COUSSOT P., CEMAGREF GRENOBLE PEGR. Mudflow rheology and dynamics. Balkema, Rotterdam, NLD, 1997. 255 p.

COUSSOT P., CEMAGREF GRENOBLE PEGR. Les coulées de boues. Pour la science, n° 240, 1997, p. 62-67

COUSSOT P., VAN DAMME H., LCPC CHAMPS SUR MARNE, CNRS UNIVERSITE D'ORLEANS. Physics and mechanics of clay-water systems. Irstea Editions, Antony, in : Des grands écoulements naturels à la dynamique du tas de sable : introduction aux suspensions en géologie et en physique, ILDEFONSE B., ALLAIN C., COUSSOT P., 1997, p. 169-192