Numéro
J. Phys. France
Volume 50, Numéro 11, juin 1989
Page(s) 1349 - 1359
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:0198900500110134900
J. Phys. France 50, 1349-1359 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500110134900

Behaviour of colloidal silicas during uniaxial compaction

Françoise Ehrburger et Jacques Lahaye

Centre de Recherches sur la Physico-Chimie des Surfaces Solides, C.N.R.S., 24 avenue du Président Kennedy, 68200 Mulhouse, France


Abstract
The pressure P transmitted by colloidal silica samples during low speed uniaxial compaction, is measured as a function of the volume fraction f of solid. In the case of pyrogenic silicas, two domains are evidenced. A first one below f ~ 0.065, is characterized by a percolation type behaviour P ~ (f - fc)k. For higher volume fractions (second domain) P scales as the void volume Vp, P ~ (Vp)- α with α ~ 3. It appears that the behaviour of the precipitated silica is very different. The P(f) curve can be fitted by two different power laws below or above f ~ 0.13. A mechanism of consolidation is proposed and the difference of the behaviour observed for the two types of silica could be attributed to the difference of the fractal dimension of the aggregates ( D < 2 or D > 2).


Résumé
Résume. - La pression P transmise par des échantillons de silice colloïdale, lors d'un compactage uniaxial à très faible vitesse, est mesurée en fonction de la fraction volumique f du solide. Dans le cas des silices pyrogéniques, deux domaines sont mis en évidence. Un premier domaine, limité à f ~ 0,065 est caractérisé par un comportement de type percolation, P ~ (f - fc)k. Pour les fractions volumiques plus élevées (deuxième domaine), P varie comme une puissance du volume poreux Vp, P ~ (Vp) -α avec α ~ 3. On observe que le comportement de la silice de précipitation est très différent des précédentes. La courbe P (f) peut être lissée par deux lois de puissance différentes quand f est inférieur ou supérieur à ~ 0,13. Un mécanisme de consolidation est proposé et la différence de comportement des deux types de silice pourrait être attribuée à la différence des dimensions fractales des agrégats ( D < 2 ou D > 2).

PACS
8270D - Colloids.
6225 - Mechanical properties of nanoscale materials.

Key words
aggregation in substances -- colloids -- compressibility -- fractals -- percolation -- silicon compounds -- voids solid