Méthode innovante pour la conception environnementale et durable de structures en béton armé soumis à la carbonatation

A novel approach for environmental and durable design of reinforced concrete structures altered by carbonation

• Auteur / Autrice : Van Loc Ta
• Direction : Anne Ventura, Tristan Senga Kiessé, Stéphanie Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 20/11/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en génie civil et mécanique (GeM). Equipe Etat Mécanique et Microstructure (Saint-Nazaire)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Duprat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Torrenti, Abdelhafid Khelidj
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Habert, Nele De Belie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton armé -- Carbonatation

Écoconception

Mots clés libres

Morris

Sobol

Ciment CEM III/C

Résumé

Ces travaux présentent une nouvelle méthode de conception dont l’objectif est de maximiser la durée de vie d’une structure en béton armé soumise à la carbonatation et de minimiser ses impacts environnementaux sur son cycle de vie. Cette approche est basée sur le développement d’un nouveau métamodèle de carbonatation couplé à une approche d’Analyse de Cycle de Vie (ACV). Une recherche de leviers d’actions sur la durabilité et les impacts environnementaux est réalisée via une combinaison de deux méthodes d’analyse de sensibilité. Nous définissons les leviers d’action comme étant des paramètres technologiques influents sur la durée de vie et/ou les impacts environnementaux de la structure en béton armé étudiée. Notre approche est appliquée au cas d’étude d’une structure en béton armé soumise à la carbonatation pour une durée de vie prévue de 100 ans située à Madrid, dans une classe d’exposition XC4 selon la norme EN 206-1. Pour ce cas d’application nous trouvons que la solution la plus durable et la plus respectueuse de l’environnent est celle utilisant du ciment CEM III/C, en minimisant le rapport eau sur ciment, l’épaisseur du béton d’enrobage, et la distance de la centrale fournissant le béton au site de construction.

This thesis presents a new design approach of which objective is to maximize service life of reinforced concrete structure and minimize its environmental impacts. This approach is based on the development of a new carbonation meta-model coupled with Life Cycle Assessment (LCA). A search for action levers on both durability and environmental impacts is conducted using a combination of two sensitivity analysis methods. We define action levers as technological parameters that are found influential on service life and/or environmental impacts for the studied reinforced concrete structure. Our approach is applied to a case study of a reinforced concrete structure design for a 100-year service life and located in Madrid within a XC4 exposure class according to the EN 206-1 standard. In that case study, we find that the most favorable solution for the RC structure is designed with the lowest cement content, water-to-cement ratio, concrete cover depth and distance from the concrete factory to the site, in association with the CEM III/C cement type.