Analysis of capillary bridges using imaging techniques and recent analytical model.

Abstract

Les propriétés mécaniques des matériaux granulaires non saturés sont directement liées aux interactions capillaires résultant de la présence d’eau entre les grains. Dans ce l’article, le modèle analytique récent obtenu dans [GAG 14] est utilisé pour analyser les interactions capillaires à l’échelle du pont liquide entre deux grains sphériques. Les profils géométriques des ponts capillaires sont obtenus en résolvant l’équation de Young-Laplace considérée comme un problème inverse, la pression capillaire étant inconnue. La donnée de l’angle de remplissage, de l’angle de mouillage et du rayon de gorge, qui sont déterminés expérimentalement par traitement d’image, permet de calculer toutes les données associées au pont capillaire (forme de la méridienne, volume du pont capillaire, force capillaire). Les résultats de la modélisation sont en bon accord avec les résultats expérimentaux dans le cas de petits volumes d’eau et/ou de petites distances entre les grains, où l’influence de la gravité est limitée. En revanche, pour des volumes d’eau plus importants et/ou des distances entre les grains plus grandes, l’influence de la gravité induit une distorsion du pont capillaire. Pour s’affranchir de la gravité, des essais ont été réalisés dans des conditions de micro-gravité (vol parabolique). Pour ces essais, les résultats théoriques et expérimentaux sont en bon accord, indépendamment des volumes de liquide et/ou des distances entre grains.