Ségrégation en milieu granulaire

Page d’aide sur l’homonymie Pour les articles homonymes, voir Ségrégation.

La ségrégation en milieu granulaire est un cas de ségrégation des particules dans les applications concrètes, où les particules solides ont tendance à se séparer en raison des différences de taille, de densité, de forme et d'autres propriétés des particules qui les composent

La ségrégation du bétonModifier

Dans le génie civil, la ségrégation en milieu granulaire, plus communément appelée ségrégation du béton, est un terme utilisé lors de la réalisation d'éléments en béton qui désigne un défaut de mise en œuvre.

 
Ségrégation du béton

CausesModifier

Si le béton est trop vibré lors de sa mise en œuvre ou trop liquide (trop d'eau dans la formulation), les agrégats de diamètres les plus importants ont tendance à couler et ceux de faibles diamètres à remonter si tous les granulats sont de même densité. Dans ce cas, c'est l'action combinée de la gravité et de la vibration qui engendre la séparation.

ConséquencesModifier

Outre l'aspect esthétique extérieur, elle affecte la solidité des ouvrages en causant des problèmes de résistance et de porosité[1].

Selon l'étendue et le volume de la ségrégation, des reprises doivent être effectuées pour réparer la partie en cause. Il peut être nécessaire d'enrober les parties en cause à l'aide de mortier, de résines spécifiques ou de béton minéral.

Dans les cas les plus importants, la destruction de l'ouvrage est nécessaire.

GénéralisationModifier

En généralisant à un milieu granulaire quelconque, le phénomène est plus complexe puisque lors de la vibration, ce seront tantôt les particules de grand diamètre puis celles de faible diamètre qui se retrouveront sur le dessus suivant l'énergie et le type de vibration mise en jeu.

Ce phénomène est bien connu des industriels qui doivent jouer des ruses pour obtenir un mélange homogène lors de l'empaquetage des céréales pour le petit déjeuner par exemple. Cet effet se nomme « Brazil-nut effect[2] » (= « effet noix du Brésil ») dans les pays anglo-saxons puisque la légende raconte que l'effet fut mis au jour lors du transport de noix du Brésil par camion sur des routes cabossées où les noix arrivaient triées par tailles dans les bennes en raison des vibrations subies lors du transport[3].

Cas des astéroïdesModifier

Selon une étude de Viranga Perera et ses collaborateurs publiée en août 2016[4], l'effet noix du Brésil pourrait expliquer la présence de gros blocs rocheux à la surface des astéroïdes de taille moyenne (~150 m à 10 km), que l'on pense être des piles de débris. Selon cette étude, cet effet a bien lieu en surface, mais même avec des vibrations importantes, la partie centrale des astéroïdes resterait bien mélangée. Parmi les deux processus principaux engendrant l'effet noix du Brésil, la percolation semble ici dominer alors que la convection granulaire semble avoir une importance moindre.

Articles connexesModifier

RéférencesModifier

  1. https://www.genmaison.com/segregation-du-beton-types-et-causes
  2. (en) [vidéo] « Brazil Nut Effect - Sixty Symbols » sur YouTube.
  3. (en) A. Rosato, K.J. Strandburg, F. Prinz, R.H. Swendsen, « Why the Brazil nuts are on top: size segregation of particulate matter by shaking », Phys Rev Lett., vol. 58, no 10,‎ , p. 1038-1040 (DOI 10.1103/PhysRevLett.58.1038).
  4. (en) Viranga Perera, Alan P. Jackson, Erik Asphaug et Ronald-Louis Ballouz, « The Spherical Brazil Nut Effect and its Significance to Asteroids » [« L'effet noix du Brésil sphérique et son importance dans le cas des astéroïdes »], arXiv, no 1608:05191,‎ (lire en ligne, consulté le 20 août 2016)