Ebook Rhéophysique la matière dans tous ses Etats | EDP Sciences

Naturellement les développements scientifiques correspondant aux différents chapitres de ce livre ont connu des histoires diverses et autonomes ; à l'intérieur même de chaque chapitre on reconnaît des sources bien distinctes. Retenons un seul exemple, celui que je connais le moins mal : l'étude des milieux granulaires et des matériaux divisés. Les connaissances se sont construites de façon indépendante en génie civil, en science des sols, en agronomie, en génie chimique, en planétologie. . . et j'en oublie certainement. L'effort conduit depuis plusieurs décennies dans ce champ de recherche par une large

Dans ce but ils ont combiné des expériences modèles, souvent " de coin de table ", parfois inspirées d'expériences classiques dans des domaines d'application spécifiques, des approches numériques, et des modèles théoriques s'inspirant de la physique statistique de systèmes microscopiques. L'ouvrage récent Les milieux granulaires entre fluide et solide2 écrit dans cette même collection témoigne de cette approche nouvelle et des progrès accomplis. Et l'on pourrait tenir un discours équivalent sur chacun des chapitres de ce livre ambitieux.

Un des grands mérites du projet de Philippe Coussot est d'avoir réussi à conduire une description des divers types de matériaux considérés polymères, colloïdes, suspensions, émulsions et mousses en des termes physiques simples et avec un formalisme limité et commun à l'ensemble des chapitres. Tous ces matériaux ont pour point commun essentiel d'être des systèmes dispersés possédant des interfaces d'autant plus importantes que la granularité est fine. La compacité y apparaît comme un paramètre-pilote, et l'on retrouve dans chaque cas des états allant du dilué (sans interaction) au semi dilué ou au compact, pour lesquelles les problèmes d'encombrement imposent des limites qui dépendent le plus souvent des conditions d'élaboration. Si cette approche simplifiée néglige parfois les fortes fluctuations de taille ou d'organisation, le modèle de départ, que j'aime à caractériser comme la physique du sac de billes, permet de dégager les effets qualitatifs essentiels de ces diverses phases. Il est toujours possible ultérieurement de prendre en compte des détails géométriques des éléments constituants.

À ces divers régimes correspondent des comportements mécaniques spécifiques tels que liquide, pâteux (cet adjectif ayant un sens physique encore assez flou, mais une définition mécanique beaucoup plus claire) ou solide. L'apparition de chacun de ces régimes dépend d'ailleurs des types des sollicitations imposées et de leurs échelles de temps ce qui est bien le fondement de la rhéologie. Un intérêt supplémentaire de cet ouvrage est la mise en commun de thèmes a priori disjoints, ce qui permet des éclairages croisés entre les différents chapitres. L'écoulement de mousses par exemple peut être mis en regard de celui d'une suspension de grains déformables, les phénomènes d'élongation dans les solutions de polymères se rapprochent des problèmes de grains colloïdaux, etc.

Philippe Coussot a la grande chance de travailler dans un milieu de recherches appliquées autour du génie civil. La rencontre, la confrontation pourrait-on dire entre des propriétés fondamentales et les propriétés d'usage des matériaux avec des effets d'échelles ou de durabilité permet d'apporter de meilleures réponses aux nécessités de la construction.

Ils pourront faire usage des lois empiriques permettant de calculer ou de prévoir leurs comportements. Au-delà de ces bases utilitaires, ils pourront compléter leurs connaissances par une approche physique qui précise le sens et l'origine des phénomènes généralement décrits dans les ouvrages de rhéologie plus classiques. Le présent livre de Philippe Coussot offre donc une démarche multidisciplinaire et originale, susceptible d'intéresser un vaste public allant des ingénieurs aux chercheurs.

Notre compréhension de l'origine physique ou physico-chimique du comportement mécanique des matériaux, ce que j'appelle ici la rhéophysique, s'appuie sur des développements plus ou moins poussés selon les matériaux. Après les gaz, les liquides et les solides simples c'est dans le domaine des polymères que les avancées ont été les plus importantes durant les cinquante dernières années. Les ouvrages spécialisés sur ce thème ne manquent pas. Beaucoup plus récemment des livres abordant en détail la rhéologie des mousses, des milieux granulaires ou des colloïdes, ont vu le jour. Le présent ouvrage part de l'idée que, pour aborder la rhéophysique d'un matériau quelconque, il est particulièrement instructif voire nécessaire de maîtriser les outils de base qui permettent de comprendre le comportement d'une large gamme de matériaux. Une telle approche a progressivement émergé dans le cadre de mon cours Rhéophysique et matière et molle du Master Science des Matériaux pour la Construction Durable, une formation originale mise en place par le regretté O. Coussy à l'École des Ponts et Chaussées et à l'École Polytechnique et dont le responsable est désormais Xavier Château. J'ai donc souhaité rassembler dans un même recueil non pas les connaissances les plus avancées dans chaque domaine, mais les éléments de base de notre compréhension physique du comportement des principales grandes classes de matériaux dans une approche la plus " unifiée " possible.