Dégradation du béton armé sous actions sévères : Etude du comportement résiduel de l’adhérence à l’aide de la technique d’émission acoustique

Degradation of reinforced concrete under severe actions : Study of residual behaviour of adherence using acoustic emission technique

• Auteur / Autrice : Nhan Hoa Nguyen
• Direction : William Prince Agbodjan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 04/12/2014
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM)
• Partenaire(s) de recherche : : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Jury : Président / Présidente : Lalaonirina R. Rakotomanana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : William Prince Agbodjan, Lalaonirina R. Rakotomanana, Michel Lorrain, François Buyle-Bodin, Mokhfi Takarli
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michel Lorrain, François Buyle-Bodin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion

Effets de la température

Béton armé

Béton armé -- Fissuration

Béton armé -- Carbonatation

Béton -- Détérioration

Génie acoustique

Mots clés libres

Essai d’arrachement

Interface acier-béton

Concrete -- Deterioration

Reinforced concrete -- Cracking

Effect of temperature on reinforced concrete

Reinforced concrete -- Corrosion

Acoustical engineering

Résumé

De nos jours, le béton est le matériau de construction le plus utilisé dans le monde en raison de ses performances mécaniques, sa facilité de mise en oeuvre, son coût compétitif et sa « recyclabilité ». Toutefois, compte tenu de son caractère fragile en terme mécanique et de sa faible résistance à la traction, il est souvent renforcé par des armatures métalliques qui lui confèrent une bonne ténacité et une meilleure aptitude à supporter les efforts de traction. Ce composite béton-armature ne peut cependant assurer efficacement son rôle que si les deux composants sont étroitement liés l’un à l’autre. C’est donc dans la qualité de l’adhérence que réside l’efficacité du transfert des efforts entre les deux matériaux. Or, dès la mise en place des ouvrages en béton armé et pendant toute la durée de leur exploitation, différentes actions et agents agresseurs peuvent modifier la qualité de cette adhérence. Il peut s’agir de phénomènes naturels comme le gel/dégel et l’action du dioxyde de carbone atmosphérique, ou des sollicitations accidentelles comme l’incendie ou encore l’action de certains agents spécifiques comme les chlorures et les sulfates. Notre objectif dans cette thèse est de qualifier les modifications d’adhérence qui résultent de quatre types de sollicitations couramment rencontrées dans la vie des ouvrages en béton armé: l’effet des températures élevées, l’effet de la carbonatation, l’effet des cycles gel/dégel, l’effet de la corrosion. Nous évaluons la qualité de l’adhérence par la mesure de la résistance à l’arrachement et par l’analyse du comportement résiduel sous sollicitation mécanique. La technique d’émission acoustique est utilisée pour localiser en temps réel, l’endommagement du matériau sous sollicitation. Les applications de notre étude concernent non seulement les armatures et inserts classiques du béton armé mais aussi les nombreux dispositifs constructifs des structures mixtes acier – béton qui utilisent les liaisons par goujons pour relier les deux matériaux.

Nowadays, concrete is the most used construction material in the world because of its mechanical performances, its ability to be molded or cast, its competitive cost and its recyclability. However, concrete has a low ductility and a relatively low tensile strength compared to other construction materials. Therefore, concrete is often reinforced by steel rebars to improve the ductility and tensile strength. Nevertheless, to make reinforced concrete being highly efficient material, the two components need to be correctly bonded each to other. The bond quality the efficiency of the force transfer between rebar and concrete surrounding ensures. In fact, since the casting of concrete and during the service life of reinforced concrete structure, various actions such corrosion action, freeze/thaw attack and chemical attack etc. may affect the bond quality. The objective of this PhD research work is to qualify the changes of adhesion property causing by four types of action which frequently takes place in the service life of reinforced concrete structures: the effect of high temperatures, the effect of carbonation, the effect of cycles freeze/thaw, the effect of corrosion. The concrete-rebar bond quality is evaluated by doing pull-out tests under static mechanical action and measuring the bond strength and analyzing residual behaviour. Moreover, the acoustic emission technique is used to locate the cracks and evaluate the cracking evolution in real time. The founding of this study can be also extended to apply to other concrete-steel structures like composite structures in which headed studs are used to connect steel profiles to concrete.