Comportement rh�ologique de sols d'acide polysilicique.

Abstract

Rdsum& Le comportement rhrologique de sols d'acide silicique a 6t6 examin6 au cours du temps fi des pH compris entre 6 et 8 fi la concentration de 10 g. 1-1 de silice, et pH = 8 fi des concentrations variant entre 0,5 et 10 g. 1-1. Les courbes d'rcoulement rrvrlent un comportement rhrologique complexe. L'analyse des rhrogrammes en fonction du temps, du pH et de la concentration contribue fi la connaissance de l'rtat structural du polymrre au cours de la formation du gel. I1 ressort que le comportement initialement rhrorpaississant aux faibles concentrations correspondant ~ l'rtat d'une solution colloidale, laisse place fi un 6coulement rh~ofluidifiant dans les conditions favorables fi la polymrrisation de l'acide silicique. La transition sol-gel est marqure par un breakpoint; en prolongeant les mesures on observe un comportement plastique dfi l'apparition d'agrrgats sous l'effet du cisaillement. Tous les processus rhrologiques se trouvent exacerbres fi pH = 8.Abstract: The rheological behaviour of silicic acid in aqueous solutions was studied over a period of time for pH values between 6 and 8 at the concentration 10 g. 1-2 and at pH = 8 for different concentrations varying from 0.5 to 10 g. 1-1. The shear stress-shear rate curves indicate a very complex character of theological behaviour. Its analysis with respect to the infuence of time, pH and concentration contributes to the knowledge of the structure of the polymer during the process of gel formation. It is shown that the inital shear-thickening behaviour of the colloidal sol at low concentrations is followed by a shear-thinning behaviour under conditions of polymerization of the silicic acid. The sol-gel transition is marked by a breakpoint. When measurements pass beyond this point, plastic flow behaviour is observed because of the shear induced formation of amorphous silicic aggregates. All rheological processes of silicic acid sols are intensified at pH = 8.

Comportement rheologique de sols d'acide polysilicique. II. Etude de la g�lification

“…La pr6paration des solutions, le mat6riel et la technique de mesure restent les m~mes que pr6c6demment [3].…”

“…Les mesures sont effectu6es fi 3 concentrations (7, 10, 13 g 1-de silice), fi Les ~tudes pr6c6dentes ont montr6 que pour atteindre un &at de polym6risation suffisant fi la constitution du r6seau tridimensionnel, il faut attendre quelques minutes apr6s la pr+paration de ces sols [3,8]. Une seule rnesure rh6ologique fi des vitesses de cisaillement croissantes puis imm6diatement d6croissantes sera donc faite 30 minutes apr~s la pr6paration des sols maintenus/t la temp6rature souhait6e; aux concentrations utilis6es, ce temps est alors largement suffisant pour que le r6seau susceptible de se former soit effectivement constitu& En effet l'6tude cin~tique de la polym@isation que nous publieront prochainement indiquait que le temps d'induction &aft de 25 minutes pour des sols 7 g 1-1 et beaucoup plus court fi des concentrations sup~rieures /t 7 g1-1.…”

“…A pH = 8, quelle que soit la temp6rature, les rh6ogram-mes pr~sentent un point de rupture sur la partie ascendante des courbes d'6coulement (figures 1, 2); ce <<break-point>> qui appara~t ~t pH = 8 est 6galement pr6sent aux pH 9 et 10 fi 25°C et, comme d6jfi mentionn6e darts l'6tude de l'6volution rh6ologique au cours du temps [3], il correspond A la destruction des structures organis+es au sein du milieu. En outre la valeur maximum prise par la contrainte qui traduit le point de rupture des liaisons intermol6culaires assurant la cohesion du r6seau 6tabli augmente consid6rablement entre les pH = 8 et 9; les valeurs maximales sont respectivement aux pH = 8, 9 et 10 de 12,5-71,4-98,4 Pa ~ 25°C.…”

“…Dans une 6tude ant6rieure [3], l'analyse syst6matique des courbes d'6coule-ment au cours du temps en fonction du pH et de la concentration a r6vbl6 un comportement/t l'6coulement particuli6rement complexe e t a permis d'61ucider les r6-sultats en rh6ologie apparemment dispers6s de quelques auteurs tels que Eisenlauer [4], Heath et Tadros [5], Otsubo [61. Darts l'6tude pr6sente, nous souhaitons observer le ph6nom6ne de g61ification proprement dit. Or, il est bien connu que lorsqu'il y a polym6risation et d6position mo-3]7 16culaire, la g61ification qui se produit est sous la d6pen-dance de facteurs additionnels tels que l'augmentation du pH, de la concentration ou de la temp6rature mais l'effet de ce dernier facteur reste tr6s controvers6.…”

“…En effet, l'6tude rh6ologique pr6c6dente [3] a montr6 que les solutions d'acide polysilicique qui pr6sentent initialement un comportement rh+ofluidifiant avec aire d'hyst6r6sis traduisant la thixotropie, comportement attribu6/t la rupture des liaisons les plus faibles et au d6part de l'eau li6e, 6voluent progressivement dans le temps vers un 6coulement rh6ofluidifiant avec aire d'hyst6r6sis inverse (antithixotropie) significative de l'organisation du milieu. Par ailleurs, la transition sol-gel est marqu~ par un breakpoint, un comportement plastique apparaissant imm6diatement apr6s dans les sols plus fig6s de quelques minutes.…”