Modelization of the joint formation phase of a solvent-based adhesive in a porous medium
Modélisation de la pénétration d'une colle à solvant dans un milieu poreux
Résumé
One reinforcement technique for concrete structures consists of using a tension-resistant material (carbon fibers in an epoxy matrix), tightly linked to the concrete support by means of an adhesive through which stresses are transmitted. Reported failures in actual applications are usually due to a poor-quality adhesive/concrete joint.
This work is aimed at studying the joint formation phase. We have focused on the adhesive penetration process that precedes polymer curing. A solvent-based type of adhesive and a hardened cement paste have been selected for this study. A first part consists in defining the various physical phenomena associated with the process of penetration then to establish the system of differential equations describing these phenomena analytically. One second part describes the experimental means and the bibliographical sources making it possible to have the characteristics necessary to the resolution of the equations. The problem of the adhesive deposited on the surface of cementing material is finally studied by a numerical method using the concepts of finite volumes and finite elements. The results obtained are presented and compared with various experimental methods of validation developed during this work.
This work is aimed at studying the joint formation phase. We have focused on the adhesive penetration process that precedes polymer curing. A solvent-based type of adhesive and a hardened cement paste have been selected for this study. A first part consists in defining the various physical phenomena associated with the process of penetration then to establish the system of differential equations describing these phenomena analytically. One second part describes the experimental means and the bibliographical sources making it possible to have the characteristics necessary to the resolution of the equations. The problem of the adhesive deposited on the surface of cementing material is finally studied by a numerical method using the concepts of finite volumes and finite elements. The results obtained are presented and compared with various experimental methods of validation developed during this work.
Une technique de renforcement des structures en béton consiste à lier rigidement à ces structures un matériau plus résistant à la traction, par exemple un tissu de fibres de carbone dans une matrice plastique. Le lien mécanique entre le matériau renforçant et la structure se fait actuellement par une colle de type réactive (époxy). Les différentes applications ont montré qu'un facteur limitant de ce procédé était la qualité de l'interface béton/colle à travers laquelle transitent les efforts mécaniques sous forme de contraintes de cisaillement.
On propose dans ce travail une modélisation de la phase de pénétration d'une colle fluide (colle à solvant) dans un matériau cimentaire (pâte de ciment). Une première partie consiste à définir les différents phénomènes physiques associés au processus de pénétration puis à établir le système d'équations différentielles décrivant analytiquement ces phénomènes. Une seconde partie décrit les moyens expérimentaux et les sources bibliographiques permettant de disposer des caractéristiques nécessaires à la résolution des équations. Le problème de la colle déposée en surface du matériau cimentaire est enfin étudié par une méthode numérique utilisant les concepts de volumes finis et d'éléments finis. Les résultats obtenus sont présentés et sont comparés avec différentes méthodes de validation expérimentales développées au cours de ce travail.
On propose dans ce travail une modélisation de la phase de pénétration d'une colle fluide (colle à solvant) dans un matériau cimentaire (pâte de ciment). Une première partie consiste à définir les différents phénomènes physiques associés au processus de pénétration puis à établir le système d'équations différentielles décrivant analytiquement ces phénomènes. Une seconde partie décrit les moyens expérimentaux et les sources bibliographiques permettant de disposer des caractéristiques nécessaires à la résolution des équations. Le problème de la colle déposée en surface du matériau cimentaire est enfin étudié par une méthode numérique utilisant les concepts de volumes finis et d'éléments finis. Les résultats obtenus sont présentés et sont comparés avec différentes méthodes de validation expérimentales développées au cours de ce travail.