Influence d'un endommagement mécanique sur la perméabilité et sur la diffusivité hydrique des bétons - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Effect of a mechanical damage on permeability and moisture diffusivity of concrete

Influence d'un endommagement mécanique sur la perméabilité et sur la diffusivité hydrique des bétons

Vincent Picandet

Résumé

The effect of a mechanical damage on transfer parameters of concrete is an original point of view on the coupling between damage and durability. The studied transfer parameters, permeability and moisture diffusivity, allow to characterize the transport ability of a porous media to convey gases or water (liquid and vapour). The theoretical framework of the measurement of these parameters and its applications to concrete is pointed out. The experimental studies are carried on three types of concrete : ordinary concrete, high performance concrete, and high performance steel fiber reinforced concrete. Two kinds of damage are considered and generated in samples :
  • A continuous damage of the medium, obtained by cyclic uniaxial loading. It is characterized by a loss of stiffness and results in a diffuse microcracking.
  • A discrete or localised damage, obtained by a diametrical compression of cylindrical specimens. It is characterized by the presence of identifiable and measurable cracks.
Measurements of gas permeability are taken using a constant head, Cembureau type, permeameter. For cracked samples, the procedure and analysis of the results are changed in order to make the evaluation of their gas and water permeability. The simple imbibition and positive head imbibition are the disturbances of the moisture equilibrium, which allow the evaluation of the material diffusivity. The local moisture contents of the specimen are measured using a gamma-ray attenuation method. The analysis of profiles using Boltzmann’s transformation leads to the moisture diffusivity and then to the water permeability coefficients. Measurements of gas and water permeability are compared in both cases of considered damage. In the first case, a damage – permeability relationship dependent on the fluid of percolation but valid for all concrete types studied could be worked out.
L’influence d’un endommagement d’origine mécanique sur les paramètres de transfert des bétons constitue une approche originale du couplage endommagement-durabilité. Les paramètres de transfert étudiés, perméabilité et diffusivité hydrique, permettent de caractériser l’aptitude du milieu poreux à véhiculer des gaz ou de l’eau en phases liquide et vapeur. Le cadre théorique de la mesure de ces paramètres et de ses applications aux bétons est rappelé. Au plan expérimental, trois types de béton sont étudiés : un béton ordinaire et deux bétons haute performance dont un est renforcé de fibres métalliques. Deux catégories d’endommagement sont considérées et générées sur des éprouvettes :
  • Un endommagement de répartition quasi uniforme, obtenu par compression uniaxiale cyclique. Il est caractérisé par la perte de raideur globale des éprouvettes sollicitées.
  • Un endommagement localisé, obtenu par une compression diamétrale d’éprouvettes cylindriques. Il est caractérisé par l’apparition de fissures identifiables et mesurables.
Les mesures de perméabilité au gaz sont effectuées à l’aide d’un perméamètre à charge constante de type Cembureau. Pour les échantillons fissurés, une adaptation du mode opératoire et de l’analyse des résultats permet d’évaluer leur perméabilité au gaz puis à l’eau. L’imbibition simple et l’imbibition sous pression constituent les perturbations de l’équilibre hydrique du matériau permettant l’évaluation de sa diffusivité. Les teneurs en eau locales des éprouvettes sont mesurées par gamma-densimétrie. L’analyse par la transformation de Boltzmann des profils obtenus permet d’accéder à la diffusivité hydrique puis à la perméabilité à l’eau de bétons sains ou peu endommagés. Les mesures de perméabilité au gaz et à l’eau sont comparées dans les deux cas d’endommagement considérés. Dans le premier cas, il apparaît une relation endommagement– perméabilité dépendante du fluide de percolation mais commune à tous les types de béton étudiés.
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Citer

Vincent Picandet. Influence d'un endommagement mécanique sur la perméabilité et sur la diffusivité hydrique des bétons. Génie civil. UNIVERSITÉ DE NANTES, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01495714⟩
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