Tรฉlรฉcharger le fichier pdf d’un mรฉmoire de fin d’รฉtudes
Rรฉactions des additions minรฉrales
Comme nous l’avons vu en introduction, les liants ร base de clinker pur tendent ร รชtre de plus en plus remplacรฉs par des liants composรฉs de clinker et d’additions minรฉrales dont la production dรฉgage moins de CO et qui confรจrent au bรฉton une durabilitรฉ amรฉliorรฉe.
Parmi les additions minรฉrales utilisรฉes, on dรฉgagetrois familles :
1- Les additions inertes telles que les fillers calcaires qui n’ont pas de pouvoir rรฉactionnel mais qui peuvent influer sur l’hydratation du clinker par ยซย effet fillerย ยป en jouant le rรดle de sites de nuclรฉation [NONAT 94].
2- Les additions pouzzolaniques telles que les fumรฉes de silice ou les cendres volantes qui rรฉagissent avec la portlandite produite par le clinker pour former des C-S-H et des aluminates de calcium hydratรฉs. Ces additions n’ont cependant aucun pouvoir hydraulique et ne peuvent donc rรฉagir qu’en prรฉsencde portlandite.
3- Les laitiers de haut fourneau qui combinent un pouvoir hydraulique latent avec un caractรจre pouzzolanique puisqu’ils rรฉagissent รฉgalement avec la portlandite produite par le clinker.
Le caractรจre pouzzolanique des additions minรฉralesest dรป aux rรฉactions de la silice et de l’alumine prรฉsentes dans les additions.
D’une part, la silice rรฉagit avec la portlandite duclinker pour former des C-S-H de type diffรฉrent de ceux formรฉs par la rรฉaction primaire udclinker puisqu’ils prรฉsentent un rapport C/S de l’ordre de 1,1/1,2 ([JUSTNES 92], [ADENOT 92]) : S๏ ๏ซ1,15CH๏ ๏ซ yH๏ ๏ฎ C1,15 SH y๏ ๏ซ1,15 (I-9) La consommation d’eau (y) par la rรฉaction pouzzolanique de la silice est un paramรจtre sur lesquels les auteurs ne s’accordent pas. On trouve en effet des valeurs de y allant de 0,5 ([JUSTNES 92], [LU ET AL. 93]) jusqu’ร 2,75 [BENTZ ET AL. 97]. Ces diffรฉrences s’expliquent par la difficultรฉ que l’on a ร dรฉterminer la quantitรฉ d’eau fixรฉe chimiquement et physiquement par les nouveaux C-S-H formรฉs.
Par ailleurs, l’alumine rรฉagit avec la portlandite produite par le clinker pour former des aluminates similaires ร ceux produits par l’hydratation du clinker : A๏ ๏ซ 3CH๏ ๏ซ 3H๏ ๏ฎ C3AH6 (I-10)
La silice et l’alumine peuvent รฉgalement se combiner afin de former des silico-aluminates de calcium hydratรฉs : A๏ซS๏ ๏ซ2CH๏ ๏ซ6H๏ ๏ฎ C2ASH8 A๏ ๏ซ xS๏ ๏ซ 3CH๏ ๏ซ๏ ๏จ y๏ ๏ญ 3๏ฉH๏ ๏ฎ C3 ASx H y (I-11) Oรน x varie entre 0,4 et 1 et y vaut entre 4 et 5 [WALLER 99].
Modรฉlisation
Dans le paragraphe qui va suivre, nous allons prรฉsenter, de faรงon non exhaustive, les diffรฉrents modรจles permettant de prรฉvoir l’hydratation d’un liant cimentaire en nous attachant aux diffรฉrentes approches retenues (et simplifications associรฉes).
Modรจles en conditions isothermes et endogรจnes
Modรจles considรฉrant l’hydratation globale
Plusieurs auteurs proposent des lois empiriques donnant l’รฉvolution du degrรฉ d’hydratation global du ciment en fonction du temps. On citera par exemple les lois suivantes. a (t) = 1- exp๏ ๏จ- k ร (t – t0 )๏ข๏ ๏ฉ๏ ๏ ๏GUTTERIDGE ET AL. 90๏ ๏ข๏๏(I-12)
Oรน k, ฮฒ, t0, et t1 sont des paramรจtres de modรจle propres au liant รฉtudiรฉ.
Ces modรจles, qui ont l’avantage d’รชtre simples etednรฉcessiter la dรฉtermination de trรจs peu de paramรจtres, ont un champ d’utilisation fiable limitรฉe car ils se placent dans des conditions endogรจnes et isothermes en nรฉgligeant totalement lecaractรจre thermoactivรฉ des rรฉactions d’hydratation. De plus, ils utilisent une variable d’hydratation globale peu adaptรฉe ร la modรฉlisation de liants composรฉs.
Modรจle d’Avrami
Le modรจle d’Avrami [AVRAMI 39] apporte un degrรฉ deprรฉcision supplรฉmentaire car il permet d’estimer l’รฉvolution du degrรฉ d’hydratationi de chaque constituant i du clinker (C3S, C2S, C3A, C4AF) en fonction du temps : ๏กiย = 1- exp๏ ๏จ- ai (t – bi )ci๏ ๏ ๏ฉ (I-13)
Oรน ai , biย et ciย sont dรฉterminรฉs empiriquement pour le type de ciment utilisรฉ.
Dans ce modรจle, les composรฉs du ciment sont supposรฉs’hydrater de faรงon indรฉpendante.
De plus, le caractรจre thermoactivรฉ des rรฉactions hydratationd’ n’est pas pris en compte puisque les paramรจtres du modรจle sont fixes pour un type deciment donnรฉ.
Modรจle de Oh et Cha
Le modรจle dรฉveloppรฉ par Oh et Cha [OH ET AL. 03] permet la prรฉvision de l’hydratation en conditions rรฉelles puisqu’il introduit un couplagefort entre la loi cinรฉtique d’hydratation et la loi de conservation de la masse d’eau qui gรจre les variations de teneur en eau au sein du matรฉriau.
La loi cinรฉtique d’hydratation fait en effet intervenir non seulement un terme d’activation thermique modรฉlisant l’effet de la tempรฉrature surla cinรฉtique des rรฉactions mais รฉgalement un terme ยซย d’activation hydriqueย ยป faisant intervenir l’effet du rapport E/C initial ainsi que celui de la quantitรฉ d’eau ร chaque instant sur le dรฉveloppement des rรฉactions.
La loi de conservation de la masse d’eau est รฉgalement couplรฉe ร la cinรฉtique de rรฉaction par la modification des isothermes de dรฉsorption grรขce au dรฉveloppement de l’hydratation. Cependant, il n’est pour l’instant applicable qu’aux liants simples et nรฉcessite un calage fastidieux car il impose de dรฉterminer les isothermes de dรฉsorption pour plusieurs degrรฉs d’hydratation.
Effets de l’hydratation ร l’รฉchelle du matรฉriau bรฉton
Transferts hydriques et thermiques induits
Nous avons vu au paragraphe prรฉcรฉdent que les rรฉactions d’hydratation avaient pour consรฉquences une consommation d’eau et un dรฉgagement de chaleur. Ceux-ci vont alors modifier les รฉtats hydriques et thermiques du matรฉriau ainsi que les transferts d’eau et de chaleur au sein du matรฉriau par l’introduction de ermest de source.
Transferts hydriques
Mise en รฉquation du sรฉchage
L’รฉquilibre hydrique ร l’intรฉrieur du bรฉton est gรฉrpar les รฉquations de conservation de la masse en eau et en air sec : ๏ถCeau๏ฝ๏ถCl๏ซ๏ถCv ๏ถt๏ถt ๏ถt ๏ถCair secr ๏ฝ๏ ๏ญdiv๏จ๏air๏ฉ ๏ถt ( r = ๏ญdiv๏ ๏diff rr๏ถCcons ๏ซ๏ ๏perm๏ซ๏ ๏conv๏ ๏ฉ๏ญ ๏ถt(I-25)
Avec : – Ceau , Cair sec , C lย et C vย les concentrations massiques respectivement d’eau totale, d’air sec, d’eau liquide et d’eau vapeur r
-๏ ๏permย le flux d’eau liรฉ au transport sous gradient de pression r
-๏ ๏diffย ย le flux de vapeur d’eau liรฉ au transport sous gradient de concentration r
-๏ ๏airย le flux d’air sec liรฉ au gradient de pression
– ๏convย le flux de vapeur liรฉ ร la convection (entraรฎnรฉe par la migration de l’air sec)
– Cconsย la concentration massique de l’eau consommรฉe par ‘hydratationlr
Ainsi, cet รฉquilibre est le rรฉsultat de transportscouplรฉs.
Paramรจtres de l’รฉquation de conservation de la masse d’eau
Coefficient de diffusion รฉquivalent
Parmi les diffรฉrentes lois proposรฉes dans la littรฉrature, nous choisissons d’en prรฉsenter seulement deux qui apparaissent parmi les plus simples et les plus retenues : D๏จCeau๏ ๏ฉ = Dw0 exp๏จp ร Ceau๏ ๏ฉ[MENSI ET AL. 88] (I-38)
Ces lois montrent le comportement fortement non linรฉaire du coefficient de diffusion hydrique en fonction de la teneur en eau du matรฉriau. Les faibles valeurs de diffusivitรฉ pour des teneurs en eau faibles s’expliquent par l’augmentation de discontinuitรฉs dans le rรฉseau hydrique avec le sรฉchage. Terme source
Le terme source est dรฉterminรฉ par la consommation ‘eaud due ร l’hydratation des grains de ciment anhydres. Les diffรฉrentes rรฉactions d’hydration prรฉsentรฉes au paragraphe 2.1 consomment de l’eau nรฉcessaire ร la formation des diffรฉrents hydrates. La quantitรฉ d’eau consommรฉe va donc modifier le bilan hydrique au sein du matรฉriau en crรฉant des vides ร l’intรฉrieur de la porositรฉ.
Cette quantitรฉ d’eau consommรฉe par l’hydratation dechaque phase est dรฉterminรฉe ร partir des bilans rรฉactionnels prรฉsentรฉs dans le paragraphe 12.1.
Dรฉformations induites par les รฉvolutions de la pรขte
Dรฉformations d’origine chimique
Lors des rรฉactions d’hydratation du ciment, le volume absolu des hydrates formรฉs est infรฉrieur ร la somme des volumes de l’eau et du ciment anhydre consommรฉs lors des rรฉactions, ce qui produit une diminution du volume absolu du solide [LE CHATELIER 1900]. Cette diminution de volume est illustrรฉe sur la Figure I-7.
La consรฉquence de cette diminution du volume absolu sur la variation de volume apparent dรฉpendra principalement de la porositรฉ et de la rigiditรฉ du matรฉriau. La distinction entre volume absolu et apparent est donc essentielle car la contraction Le Chatelier ne produit pas toujours de retrait ร l’รฉchelle macroscopique [GARCIA BOIVIN 99].
Dรฉformations d’origine hydrique
Approche phรฉnomรฉnologique globale
Comme nous venons de le voir, la contraction Le Chatelier conduit ร la crรฉation de volumes gazeux au sein du matรฉriau suite ร la consommation d’une partie de l’eau par l’hydratation. Cette crรฉation de vides met en dรฉpression l’eau restant dans la porositรฉ ce qui conduit ร une contraction macroscopique du matรฉriau.
Le retrait endogรจne est donc dรป ร un phรฉnomรจne de dรฉpression capillaire similaire au phรฉnomรจne moteur du retrait de dessiccation. En effet, dans ce dernier cas, le sรฉchage du matรฉriau conduit รฉgalement ร la mise en dรฉpressionde l’eau et donc au retrait macroscopique.
Une approche phรฉnomรฉnologique globale pour dรฉtermin les retraits d’autodessiccation et de dessiccation peut donc รชtre adoptรฉe. Elle consisteร modรฉliser ces retraits comme des consรฉquences d’une diminution de la teneur en eau, soit par consommation d’eau pour l’hydratation (autodessiccation), soit par dรฉpart d’eau vers l’extรฉrieur (sรฉchage).
L’eau interstitielle (dont la concentration diminue) subit une dรฉpression capillaire qui met en compression la pรขte et crรฉe le retrait. Ce mรฉcanisme de dรฉpression capillaire s’explique par l’utilisation des lois de Kelvin et Laplace : Loi de Laplace : Pg๏ ๏ ๏ญ Pl๏ ๏ ๏ฝ 2๏ณ rp (I-46)
Loi de Kelvin : Pl๏ ๏ ๏ญ Pg๏ ๏ ๏ฝ๏ ๏ฒlย RT ln๏น M
Avec : – Pgย et Plย les pressions du gaz et du liquide (ici eau interstitielle)
– ๏ณ la tension superficielle de l’eau interstitielle
– rpย le rayon de l’accรจs au pore
– ๏ฒlย la masse volumique du liquide
– ๏น l’humiditรฉ relative
– M la masse molaire de l’eau
Ces lois montrent que, pour un rayon d’accรจs au pore donnรฉ, l’eau capillaire subit une dรฉpression et applique donc une contrainte macroscopique sur le squelette solide. Le retrait est la consรฉquence de cette contrainte et sera doncd’autant plus important que la dรฉpression est forte. Acker [ACKER 03] indique que les dรฉpressions capillaires peuvent atteindre 30MPa (pour une humiditรฉ relative de 75%) prouvant ainsi que les dรฉpressions capillaires sont suffisantes pour provoquer les dรฉformations de retrait de dessiccation. Il montre รฉgalement que ce phรฉnomรจne permet d’expliquer l’irrรฉversibilitรฉ observรฉe sur une partie des dรฉformations diffรฉrรฉes. En effet les C-S-H, qui reprennent une grande partie de la dรฉpression capillaire, prรฉsentent une composante visqueuse significative [ACKER ET AL. 01].
Deux autres phรฉnomรจnes physiques peuvent รฉgalementรชtre ร l’origine de ces dรฉformations de retrait hydrique : les variations de pression de disjonction et celles de tension superficielle.
La pression de disjonction est un phรฉnomรจne qui concerne l’interaction entre 2 surfaces solides. Dans le cas des dรฉformations de retrait, on considรจre plus particuliรจrement l’effet de cette pression sur la distance qui sรฉpare les feuilets de C-S-H. Cette pression se dรฉveloppe lorsque 2 feuillets sont trop proches pour que les couches d’eau adsorbรฉes se dรฉveloppent librement, comme le montre la Figure I-8.
Acker [ACKER 03] explique cependant que cette pression de disjonction ne peut pas รชtre considรฉrรฉe comme un phรฉnomรจne moteur du retrait mais plutรดt comme une force de contact consรฉquence de la variation de pression capillaire.La Figure I-9 illustre l’augmentation de ces forces de contact induite par la variation de dรฉpression capillaire (et du retrait qui l’accompagne).
La tension superficielle, quant ร elle, est une con sรฉquence de la dissymรฉtrie des forces d’attraction rรฉgnant au voisinage d’une surface solide. Elle provoque une variation des distances interatomiques et intermolรฉculaires au voisinage de cette surface.
L’intensitรฉ de cette tension varie suivant le milieu en contact avec la surface. Powers ([POWERS 68] citรฉ dans [HUA ET AL. 95]) montre qu’elle est maximale quand la surface se trouve dans le vide et nulle lorsqu’elle est en contact avec le mรชme matรฉriau.
Ainsi, dans le cas du bรฉton, la quantitรฉ d’eau adsorbรฉe ร la surface des pores provoque une variation de la tension superficielle. La dรฉsorption par exemple engendre une augmentation de cette tension, mettant alors le squelette solide sous contrainte : d’oรน l’apparition d’un retrait ร l’รฉchelle macroscopique.
Cependant, ร haute humiditรฉ relative, ce phรฉnomรจnen’est que trรจs peu perceptible puisque l’influence des couches d’eau adsorbรฉes au-delร dela deuxiรจme ont bien moins d’effet sur la tension superficielle [HUA ET AL. 95].
Nous retiendrons donc l’hypothรจse d’Acker qui donnela dรฉpression capillaire comme seul moteur des variations volumiques d’origine hydrique (autodessiccation ou dessiccation) [ACKER 03].
Modรฉlisations simplifiรฉes
Malgrรฉ cette origine physique commune des retraits hydriques, ceux-ci sont trรจs souvent modรฉlisรฉs de faรงon sรฉparรฉe et simplifiรฉe.
Ainsi le retrait endogรจne sera modรฉlisรฉ comme une onsรฉquence directe de l’hydratation. On peut citer par exemple le modรจle AFREM prรฉsentรฉ parAcker dans [ACKER 97] : si๏ ๏ก < 0,1 :๏ ๏ฅre==๏จRc- 20๏ฉ๏จ 2, 2๏ก (t) – 0, 2๏ฉร10๏ญ6 si๏ ๏ก > 0,1 :๏ ๏ฅ re280 (I-47)
La dรฉformation de retrait de sรฉchage est quant ร elle prise proportionnelle ร la perte de masse du matรฉriau [TORRENTI 94]. Ainsi, le champ de dรฉformation que subit le bรฉton au cours du sรฉchage est calculรฉ en multipliant le champ de pert de masse obtenue ร l’issue du calcul hydrique par un coefficient de contraction hydrique supposรฉ constant sur tout le volume (et รฉgalement au cours de l’hydratation).
Dรฉformations d’origine thermique
Comme la plupart des matรฉriaux, le bรฉton va subir esd variations volumiques sous l’effet de changements de tempรฉrature. Ces variations volumiques subies sont proportionnelles ร la variation de tempรฉrature et sont dรฉfinies grรขce aucoefficient de dilatation thermique que nous noterons๏ ๏ก T . On รฉvalue donc les variations de dรฉformations aucours du temps sous l’effet de ๏ฅ&ย =๏ ๏ก Tย ร & la tempรฉrature de la faรงon suivante : th T.
Du fait du changement d’รฉtat du bรฉton au trรจs jeuneรขge (passage du comportement fluide ร celui d’un solide), le coefficient de dilatation thermique รฉvolue rapidement dans cette pรฉriode de structuration ([BJONTEGAARD ET AL. 98], [SARKIS ET AL. 02]).
Cette variation rapide du coefficient de dilatation thermique dans les premiรจres heures de l’hydratation est ร mettre en relation avec la formation progressive de chemins de percolation qui font tendre le comportement du matรฉriau vers celui du matรฉriau hydratรฉ. Cependant, les rรฉsultats expรฉrimentaux montrent que ce coefficientse stabilise trรจs rapidement autour de sa valeur finale (environ 16h aprรจs le coulage [LAPLANTE ET AL. 94]).
Neville [NEVILLE 00] indique les valeurs de ce coefficient de dilatation stabilisรฉ pour des bรฉtons formulรฉs avec diffรฉrents types de granulats(Tableau I-7).
Les diffรฉrentes variations volumiques prรฉsentรฉes iic sont ร l’origine, lorsqu’elles sont empรชchรฉes, du dรฉveloppement de contraintes au seindu matรฉriau. Le risque de fissuration est รฉvaluรฉ en comparant (grรขce aux critรจres de rupture)ces contraintes aux rรฉsistances du matรฉriau. Le paragraphe suivant s’attachera donc dans un premier temps ร la prรฉdiction du dรฉveloppement de ces caractรฉristiques mรฉcaniques dumatรฉriau au cours de l’hydratation.
Evolution des caractรฉristiques du matรฉriau
Mรฉthodes basรฉes sur les thรฉories d’homogรฉnรฉisation
Durant ces derniรจres annรฉes, nous avons pu voir l’รฉmergence de nombreuses mรฉthodes thรฉoriques permettant de prรฉvoir l’รฉvolution des ractรฉristiquesca mรฉcaniques ร partir de la prรฉvision numรฉrique de l’รฉvolution de la microstructure du matรฉriau au cours de l’hydratation couplรฉe ร des techniques d’homogรฉnรฉisation ([BERNARD ET AL. 03a], [TORRENTI ET AL. 05], [SMILAUER ET AL. 06], [YANG ET AL. 06]).
Pour la plupart, ces modรจles prรฉvoient dans un premier temps le dรฉveloppement de la microstructure de la pรขte de ciment en utilisant de s modรจles microstructuraux performants tels que CEMHYD3D [BENTZ 00] ou HYMOSTRUC [VAN BREUGEL 95].
Ensuite les propriรฉtรฉs du matรฉriau bรฉton sont รฉvaluรฉes ร partir de ces changements microstructuraux de la pรขte par l’utilisation de mรฉthodes d’homogรฉnรฉisation. Le principe gรฉnรฉral de ces mรฉthodes d’homogรฉnรฉisation est prรฉsentรฉ en Annexe A. En particulier, il est mis en รฉvidence que ces techniques permettent de dรฉterminer les propriรฉtรฉs รฉlastiques d’un matรฉriau composite ร partir des propriรฉtรฉs des phases le constituant (anhydres, hydrates, eau, granulats) en utilisant diffรฉrentes approches pour effectuer cette homogรฉnรฉisation (modรจles ร bornes ou estimations effectives).
Parmi les diffรฉrentes techniques d’homogรฉnรฉisationexistantes, il apparaรฎt qu’il faille utiliser plusieurs types de mรฉthodes suivant le niveau d’homogรฉnรฉisation. Ainsi Bernard et al. [BERNARD ET AL. 03a] indiquent que l’รฉtape d’homogรฉnรฉisation de la pรขte (hydrates, anhydres, eau) nรฉcessite l’utilisation d’un modรจleautocohรฉrent [HERSHEY 54] alors que le modรจle de Mori Tanaka [MORI ET TANAKA 73] est plus appropriรฉ dans les autres รฉtapes d’homogรฉnรฉisation (pรขte-mortier, mortier-bรฉton).
Ces mรฉthodes complexes de dรฉtermination des propriรฉt s รฉlastiques du matรฉriau bรฉton รฉvolutif nรฉcessitent un temps de calcul important modรจles( microstructuraux puis techniques d’homogรฉnรฉisation sur plusieurs niveaux). Elles semblent donc avoir un plus grand intรฉrรชt dans la comprรฉhension nรฉcessaire des phรฉnomรจnes microstructuraux ร l’origine des changements de comportement du matรฉriau dans les premiรจres heures de son histoire (cf. ยง 3.3.2) qu’ร รชtre intรฉgrรฉes dans un code de calcul ppliquรฉa aux structures de grandes dimensions.
Le rapport de stage ou le pfe est un document dโanalyse, de synthรจse et dโรฉvaluation de votre apprentissage, cโest pour cela chatpfe.com propose le tรฉlรฉchargement des modรจles complet de projet de fin dโรฉtude, rapport de stage, mรฉmoire, pfe, thรจse, pour connaรฎtre la mรฉthodologie ร avoir et savoir comment construire les parties dโun projet de fin dโรฉtude.
|
Table des matiรจres
NOTATIONS
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1. INTRODUCTION
2. HYDRATATION DE LA PATE DE CIMENT
2.1. Hydratation des composรฉs du ciment Portland
2.1.1. Rรฉactions d’hydratation du clinker
2.1.2. Evolution de l’hydratation
2.2. Rรฉactions des additions minรฉrales
2.3. Modรฉlisation
2.3.1. Modรจles en conditions isothermes et endogรจnes
2.3.2. Modรจles en conditions endogรจnes
2.3.3. Modรจles en conditions rรฉelles
3. EFFETS DE L’HYDRATATION A L’ECHELLE DU MATERIAU BETON
3.1. Transferts hydriques et thermiques induits
3.1.1. Transferts hydriques
3.1.2. Transferts thermiques
3.2. Dรฉformations induites par les รฉvolutions de la pรขte
3.2.1. Dรฉformations d’origine chimique
3.2.2. Dรฉformations d’origine hydrique
3.2.3. Dรฉformations d’origine thermique
3.3. Evolution des caractรฉristiques du matรฉriau
3.3.1. Mรฉthodes basรฉes sur les thรฉories d’homogรฉnรฉisation
3.3.2. Notion de seuil de percolation
3.3.3. Lois empiriques modรฉlisant les consรฉquences de l’hydratation sur les propriรฉtรฉs du bรฉton vieillissant
3.3.4. Mรฉthode utilisant la maturomรฉtrie (notion de temps รฉquivalent)
3.3.5. Cas des liants composรฉs
4. CONSEQUENCES DES EVOLUTIONS DU MATERIAU A L’ECHELLE DES STRUCTURES : LE RISQUE DE FISSURATION PRECOCE
4.1. Les diffรฉrentes origines de la fissuration prรฉcoce
4.1.1. Dรฉformations localement empรชchรฉes
4.1.2. Gradients de dรฉformations
4.1.3. Dรฉformations structurellement empรชchรฉes
4.2. Le comportement diffรฉrรฉ du bรฉton
4.2.1. Fluage en conditions endogรจnes
4.2.2. Fluage en conditions de sรฉchage
4.3. La modรฉlisation de la fissuration par endommagement
4.3.1. Gรฉnรฉralitรฉs
4.3.2. Modรจles isotropes
4.3.3. Modรจles anisotropes
4.4. Application pour le bรฉton au jeune รขge
5. CONCLUSIONS ET OBJECTIFS DU TRAVAIL
CHAPITRE II : MODELE D’HYDRATATION MULTIPHASIQUE
1. INTRODUCTION ET OBJECTIFS
2. PRESENTATION DU MODELE
2.1. Modรจle gรฉnรฉral et รฉlรฉments de couplage
2.2. Loi de cinรฉtique de rรฉaction
2.2.1. Considรฉrations physiques gรฉnรฉrales
2.2.2. Activation chimique
2.2.3. Accessibilitรฉ de l’eau aux phases anhydres
2.2.4. Activation thermique
2.2.5. Effet retard dans le cas de rรฉactions secondaires
2.2.6. Rรฉcapitulatif de la loi cinรฉtique globale
2.3. Equation de conservation de la masse d’eau
2.3.1. Mise en รฉquation
2.3.2. Conditions aux limites
2.4. Equation de conservation de la chaleur
2.4.1. Mise en รฉquation
2.4.2. Conditions aux limites
3. MISE EN ลUVRE NUMERIQUE
3.1. Principe gรฉnรฉral de couplage
3.2. Implantation dans CASTEM
4. METHODE DE DETERMINATION DES PARAMETRES DE LA LOI D’HYDRATATION
4.1. Donnรฉes matรฉriau
4.1.1. Principe gรฉnรฉral
4.1.2. Mรฉthode de dรฉtermination des paramรจtres du clinker
4.1.3. Dรฉtermination des paramรจtres des additions pouzzolaniques
4.1.4. Dรฉtermination des paramรจtres des laitiers
4.2. Paramรจtres de calage
4.2.1. Principe gรฉnรฉral de calage
4.2.2. Description de l’essai de calorimรฉtrie semi adiabatique [NF EN 196-9]
4.3. Etude de sensibilitรฉ
4.4. Tableau rรฉcapitulatif
5. VALIDATION DU MODELE EN LABORATOIRE
5.1. Etude calorimรฉtrique de liants composรฉs
5.1.1. Principe de l’รฉtude
5.1.2. Calage des paramรจtres des composรฉs
5.1.3. Etude de liants ternaires et quaternaire
5.2. Etude de l’effet de la quantitรฉ d’eau
6. VALIDATION DU MODELE SUR UNE STRUCTURE IN SITU
6.1. Choix du chantier d’รฉtude
6.2. Structure รฉtudiรฉe
6.2.1. Gรฉomรฉtrie
6.2.2. Formulation du bรฉton รฉtudiรฉ
6.2.3. Conditions environnementales
6.3. Dรฉtermination des paramรจtres du modรจle multiphasique
6.4. Validation du modรจle sur la structure
6.5. Etude paramรฉtrique
6.5.1. Effet de la tempรฉrature du bรฉton frais sur la tempรฉrature atteinte ร cลur
6.5.2. Effet du choix du liant sur la tempรฉrature atteinte ร cลur
7. CONCLUSION
CHAPITRE III : MODELE DE COMPORTEMENT MECANIQUE
1. INTRODUCTION ET OBJECTIFS
2. PRESENTATION DU MODELE HYDROMECANIQUE POUR LE BETON NON EVOLUTIF
2.1. Principe gรฉnรฉral de modรฉlisation
2.2. Modรจle rhรฉologique
2.2.1. Prรฉsentation gรฉnรฉrale du modรจle
2.2.2. Mise en รฉquation du module viscoรฉlastique consolidant
2.3. Effet des pressions hydriques
2.3.1. Principe gรฉnรฉral
2.3.2. Evolution du coefficient de Biot pour la gestion du fluage de dessiccation
2.4. Modรจle d’endommagement
2.4.1. Variable d’endommagement
2.4.2. Cas des contraintes de traction
2.4.3. Cas des contraintes de compression
2.4.4. Contrainte totale
2.4.5. Gestion de la localisation
3. ADAPTATION POUR LE BETON AU JEUNE AGE
3.1. Principe gรฉnรฉral de modรฉlisation
3.1.1. Principe de la prise en compte des phรฉnomรจnes physicochimiques au jeune รขge
3.1.2. Cas particulier des liants composรฉs
3.2. Lois constitutives
3.2.1. Lois rhรฉologiques
3.2.2. Contrainte hydrique
3.3. Evolution des variables internes pendant l’hydratation
3.3.1. Endommagement
3.3.2. Variables de consolidation
3.4. Mise en ลuvre
3.4.1. Conditions initiales
3.4.2. Evolution des caractรฉristiques mรฉcaniques
4. MISE EN ลUVRE NUMERIQUE
4.1. Principe gรฉnรฉral
4.2. Rรฉsolution numรฉrique adaptรฉe au couplage chรฉmo-mรฉcanique
5. METHODE DE DETERMINATION DES PARAMETRES DU MODELE
5.1. Rรฉcapitulatif des paramรจtres d’entrรฉe
5.2. Principe de calage des paramรจtres
5.2.1. Caractรฉristiques mรฉcaniques instantanรฉes
5.2.2. Caractรฉristiques diffรฉrรฉes
5.2.3. Effet de l’eau
5.2.4. Paramรจtres d’endommagement
5.3. Rรฉcapitulatif
6. APPLICATION DU MODELE EN LABORATOIRE
6.1. Application sur bรฉton durci
6.1.1. Application vis-ร -vis de l’endommagement
6.1.2. Application vis-ร -vis du comportement diffรฉrรฉ
6.2. Application sur bรฉton au jeune รขge
6.2.1. Caractรฉristiques du matรฉriau testรฉ
6.2.2. Caractรฉristiques mรฉcaniques instantanรฉes
6.2.3. Fluage propre
6.2.4. Retrait
6.2.5. Fluage de dessiccation
6.2.6. Cas particulier du fluage en traction
7. VALIDATION DU MODELE SUR STRUCTURE DE LABORATOIRE
7.1. Etude de la fissuration lors de l’essai de retrait empรชchรฉ ร l’anneau
7.1.1. Protocole d’essai
7.1.2. Modรฉlisation numรฉrique
7.1.3. Rรฉsultats
7.2. Suivi de la dรฉformation d’une structure ร base de liant composรฉ
7.2.1. Prรฉsentation de la structure รฉtudiรฉe
7.2.2. Essais prรฉliminaires
7.2.3. Rรฉsultats
8. CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Tรฉlรฉcharger le rapport complet
Soutenance mรฉmoire
