Étude des bétons de fibres métalliques avec référence aux propriétés rhéologiques et de ductilité sous sollicitations de compression, fendage, cisaillement direct et flexion

Study of steel fiber concrete with reference to rheological properties and ductility in solicitation compression, splitting, direct shear and bending

• Auteur / Autrice : Bensaid Boulekbache
• Direction : Sofiane Amziane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Béton de fibres

Béton de fibres

Béton de fibres

Mots clés libres

Béton de fibres métalliques

Résumé

L’ajout des fibres métalliques a un effet positif sur les caractéristiques mécaniques des bétons. Dans ce domaine, on peut citer l’amélioration simultanée de la ductilité et des propriétés mécaniques. Par ailleurs, la formation et la propagation des fissures sont retardées et la taille d’ouverture de ces fissures est largement réduite. Toutefois, l'introduction des fibres dans le béton a un effet néfaste sur la rhéologie du béton et donc sur sa facilité de mise en œuvre. En conséquence, l’orientation des fibres dans la matrice du béton se trouve sérieusement affectée. L’effet de cette orientation sur les caractéristiques mécaniques du matériau est certain Ce travail permet, dans un premier temps, de caractériser l'orientation des fibres dans un matériau modèle simple, à comportement rhéologique similaire au béton. Les résultats ont montré que le seuil de cisaillement est la variable rhéologique fondamentale qui détermine l’orientation et l’homogénéité de la distribution des fibres. Par la suite, nous présentons l’influence de la rhéologie des bétons sur l’orientation des fibres métalliques pour des éprouvettes en béton. Les résultats confirment que la rhéologie des bétons est un paramètre essentiel de l’orientation et de la distribution des fibres. Des essais sont ainsi réalisés en compression, en traction par fendage, au cisaillement direct et en flexion sur des éprouvettes et sur des poutres en bétons fibrés de configurations différentes (béton ordinaire, béton autoplaçant et béton à hautes performances). Une technique performante a été utilisée pour la détection de la première fissuration et le suivi global de la fissuration au moyen d'une caméra numérique. Ces essais mettent en évidence que la caractéristique fondamentale des bétons fibrés est leur comportement post-fissuration caractérisé mathématiquement par les indices de ductilité. Des relations entre les caractéristiques mécaniques du matériau composite ont été déduites en fonction des différents paramètres étudiés.

The addition of steel fiber has a positive effect on the mechanical properties of concrete. In this sense, we can refer to the simultaneous improvement in the ductility and in the tensile strength of the concrete material. Furthermore, both the formation and the propagation of the cracks are delayed and the opening width of these cracks is greatly reduced. However, the introduction of fibers in concrete has a harmful effect on the rheology of concrete and thus on its workability at the fresh state. Consequently, the orientation of fibers within the concrete matrix is greatly affected. The effect of this orientation on the mechanical properties of the material is certain. At first, this work attempts to characterize the orientation of the fibers in a simple model material, having a rheological behavior similar to that of concrete. The results showed that the shearing threshold of the fresh material is the fundamental rheological variable which determines the orientation and the homogeneity of the distribution of fibers. Thereafter we present the influence of the rheology of the fresh concrete material on the orientation of the steel fibers for concrete specimens. The results confirm that the rheology of the fresh concrete material is an essential parameter for the orientation and the distribution of fibers within concrete. Experimental tests are carried out in compression, in splitting, in direct shear and in flexural bending on concrete moulds and on concrete beam specimens made of different configurations of concrete (ordinary concrete, self compacting concrete and high performances concrete). A highly performing technique consisting of a numerical recording camera was used for the detection of the first cracking and its propagation. These tests highlight that the fundamental characteristic of fiber concrete is its post cracking ductile behaviour expressed mathematically by the ductility indexes. Relations between the mechanical characteristics of the composite material were derived according to the various studied parameters.