Nouvelles approches des relations entre formulation et comportement différé des matériaux cimentaires : application aux bétons autoplaçants - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

New approaches to relationships between mineral admixture and long-term behavior of cementitious materials: application to self-consolidating concrete

Nouvelles approches des relations entre formulation et comportement différé des matériaux cimentaires : application aux bétons autoplaçants

Résumé

Most of building and structures are concerned by the issue of cement-based materials exposed to drying. Restrained drying shrinkage may lead to cracking. Understanding how shrinkage induces cracking requires a good characterization of delayed behavior of cement-based materials. The benefits of Self-consolidating concrete (SCC) allow a growing share in the concrete market. Unfortunately, the existing know-how is not always adapted to the necessary technological knowledge. This thesis allowed the development of new approaches to investigate the delayed behavior of cement-based materials. They were applied to SCC, in order to improve at the same time their cost and carbon footprint. For instance, the nature and volume of the paste and granular skeleton should be optimized to control the workability and the long-term behavior. A procedure is developed to improve the mix-design of SCC. To understand the delayed deformation, microstructure evolution is experimentally studied. Three parameters are investigated to accelerate shrinkage tests. The reduction of cross section shows the existence of a wall effect, the decrease in relative humidity triggers physical phenomena, which become predominant in the most severe conditions, and finally the influence of earlier removal of formworks is explained by porous computation. The effects of mineral admixture on shrinkage and cracking sensitivity are then studied. This comprehensive experimental study shows that shrinkage strain is one of the parameters determining cracking risk, but not the only one. Thus, an approach combining an empirical method and a viscoelastic calculation is proposed to quantify and explain the cracking sensitivity. Finally, a database of 30 concretes is constituted. It allows showing general trends between different material properties and the cracking sensitivity.
L’exposition des matériaux cimentaires à la dessiccation est une problématique courante des projets de bâtiments et de génie civil. Elle est à l’origine du retrait de dessiccation dont l’empêchement dans la structure peut conduire à la fissuration. Le lien entre retrait et fissuration nécessite une bonne connaissance du comportement différé et à long terme des matériaux cimentaires. Aujourd'hui, les multiples avantages des bétons autoplaçants (BAP) ont pour conséquence une utilisation croissante. Malheureusement, les bases de données et les relations empiriques acquises sur les bétons vibrés ne sont pas toujours adaptées aux bétons modernes. Cette thèse a permis de développer de nouvelles approches du comportement différé des matériaux cimentaires. Ces approches ont été appliquées aux BAP, avec pour objectifs de limiter leur coût et leur impact environnemental. L'équilibre entre fluidité et stabilité à l'état frais et comportement à long terme représente l'une de ces difficultés, car les deux dépendent de la nature et de la quantité de pâte. Une méthode de formulation rationnelle est donc développée. Les déformations différées et l'évolution de la microstructure sont étudiées en parallèle dans le but d'améliorer les procédures expérimentales et l’interprétation des mesures de retrait. Trois paramètres d'accélération des essais de retrait sont analysés. La diminution de la taille des éprouvettes intervient au niveau du rayon de séchage et montre l'existence d'un effet de peau, la diminution de l'humidité externe met en jeu des phénomènes physiques complexes, et finalement les variations de l’échéance de décoffrage modifient la finesse du réseau poreux. La synthèse de ces résultats permet d’établir une procédure d’étude de l'effet de la formulation sur le retrait, puis son influence sur la sensibilité à la fissuration. Pour ce faire, une approche couplant une méthode empirique et un calcul viscoélastique est développée. Le risque de fissuration est alors quantifié et expliqué en prenant en compte les différentes propriétés du matériau. Finalement, une base de données de trente bétons est constituée et des tendances générales par rapport à la sensibilité à la fissuration sont dégagées.
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  • HAL Id : tel-01361887 , version 1

Citer

Hamza Samouh. Nouvelles approches des relations entre formulation et comportement différé des matériaux cimentaires : application aux bétons autoplaçants. Génie civil. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01361887⟩
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