Cours Analyse Blaine Master-1 2015 [PDF]

Zitiervorschau

Surface Spécifique Blaine (SSB) INTRODUCTION La porosité et la surface spécifique sont des caractéristiques importantes de matières solides qui déterminent les propriétés et les performances : des catalyseurs, -

des matériaux absorbants,

-

des médicaments,

-

des rochers, etc.…

"Quelle est l'activité de votre catalyseur? “ et "Quelle sera l'efficacité d'un médicament? “ sont des questions liées aux caractéristiques comme la porosité, la surface et la dimension des pores et peuvent être adressés par des mesures de porosité. DEFINITION 1- Test de Blaine Le test Blaine, dit de perméabilité à l’air, est une méthode de mesure de la finesse du ciment, basée sur une propriété fractale qui donne une mesure exprimée en termes de surface spécifique (en m²/g dans le système international), c'est-à-dire la surface développée par unité de masse. On obtient typiquement des chiffres de l'ordre de 0,3 à 0,35 m2/g. 2- PRINCIPE Cette méthode consiste à mesurer le temps mis par un volume d'air donné pour traverser un échantillon. En calculant la durée que met un gaz sous pression à traverser un volume donné de granules, on peut déduire la surface des granules. Plus le broyage est fin, plus la surface calculée est importante. La base théorique est le modèle des écoulements des fluides à travers les milieux poreux, à savoir : -

la loi de Darcy et

-

la loi de Kozeny-Carman.

L'appareil utilisé pour cette mesure s'appelle un perméabilimètre.

Loi de Darcy :

Avec : •

Q : le débit volumique (m3/s) filtrant.

•

K : la conductivité hydraulique ou « coefficient de perméabilité » du milieu poreux (m/s)

•

A : la surface de la section étudiée (m2)

•

ΔH/L : Le gradient hydraulique (i = ΔH/L),

•

L : est la longueur de l'échantillon.

Remarque : K dépend à la fois des propriétés du milieu poreux et de la viscosité du fluide.

Loi de Kozeny-Carman :

Avec : •

v : vitesse du flux en fut ( m/s)

•

∆(P) : différence de pression (Pa)

•

η : viscosité dynamique de la phase fluide (Pa.s)

•

L : longueur du milieu poreux (m)

•

ε : porosité du lit poreux

•

K : constante de Kozeny (comprise entre 3 et 6 en général)

•

S : surface spécifique des particules composant le lit (m²/m)

4- Principe il s'agit ici plutôt de la caractérisation d'un réseau poreux au sein de l‘échantillon par une mesure de perméabilité à l'air d'un lit de poudre tassée et de masse volumique connue qui peut ensuite être reliée à une surface d‘échantillon grâce à une formule semi-empirique déterminée par Carman et Kozeny.

APPAREILLAGE Blaine

CORRELATION ENTRE BET et SSB Avantages de la SSB La norme de caractérisation des fillers impose des mesures de surfaces spécifiques Blaine selon la norme [NF EN 169-6], rapides et peu couteuses à mettre en place (énergie dynamique). Inconvénients de la SSB Les mesures des surfaces spécifiques Blaine sont influencées par : - les conditions expérimentales (masse d’échantillon, compaction du lit), - les conditions d’applications des équations de Kozeny-Carman ( pas de pores bouchés, distribution aléatoire des pores, faible dispersion dimensionnelles des pores, porosité peu élevée et absence d’interactions entre le liquide et le solide). Avantages de BET Surface réelle développée par les particules en prenant en compte : -

la morphologies des grains ainsi

-

la porosité accessible aux molécules utilisées par la mesure.

Inconvénients de BET Nécessite des pressions un peu élevées. Nécessite beaucoup de temps.

Ciment Pouzzolanique ou aux Pouzzolanes (CPZ)

La pouzzolane est une roche naturelle constituée par des scories (projection) volcaniques basaltiques ou de composition proche. La pouzzolane est mélangée à la chaux, rendant celleci hydraulique, c'est à dire pouvant faire prise dans l'eau.

-Réduction des temps du début de prise

Surface spécifique blaine

-Porosité crée par la substitution partielle du clinker par l'argile calcinée (taux de substitution de l'argile calcinée) et la faible densité de l'ajout. 3650 3550 3450 3350 3250 3150 3050 2950 2850

y= 30,36x + 0 20 40 2923,2 % en pouzzolane R² =…

S(BET) & S(Blaine) Corrélation entre la surface spécifique mesurée par la méthode Blaine et celle mesurée par adsorption de l’azote N2 (BET).

CONCLUSION - La technique Blaine est largement utilisée dans le domaine de la finesse du ciment. - C’est une technique simple et rapide permettant la mesure de la surface externe d’une poudre basée sur le principe de Kozeny-Carman .