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Thèse soutenue

Compaction des bétons : éléments de modélisation et caractérisation expérimentale

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Auteur / Autrice : Nicolas Burlion
Direction : Gilles Pijaudier-Cabot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique, génie civil
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure

Résumé

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La compaction des bétons se rencontre le plus souvent dans le cas de choc ou d'impact sur structure en béton. Sous l'effet de fortes sollicitations de compression triaxiales, le matériau béton, initialement poreux, se densifie par réduction de la porosité initiale. L'énergie dissipée au cours de cette densification est tres importante : le matériau est fortement plastifie et endommage. Au cours d'un impact, d'autres phénomènes entrent en jeu : du cisaillement provoque par la perforation du missile, et de l'écaillage provoque par réflexion des ondes de compression sur la face non-impactée en ondes de traction. Nous proposons dans la première partie de cette thèse une modélisation de ces phénomènes basée sur la mécanique des milieux poreux, la mécanique de l'endommagement et la plasticité. Le modèle phénoménologique que nous proposons est apte à représenter les divers phénomènes physiques qui interviennent au cours d'un impact. Les comportements obtenus tant en traction qu'en compaction sont comparables avec des résultats expérimentaux. De plus le modèle propose à des propriétés de régularisation intéressantes en vue de calculs numériques par éléments finis. Dans une deuxième partie, nous proposons une stratégie expérimentale en vue de caractériser la compaction de bétons et de mortiers. Ce processus expérimental s'appuie sur deux essais statiques de compaction. Le premier de ces essais est dénommé essai uniaxial confine. Le principe de cet essai est de solliciter axialement une éprouvette cylindrique ayant un diamètre de 5 cm pour une hauteur de 10 cm, et d'empêcher son gonflement radial par une cellule cylindrique métallique de forte épaisseur. Les sollicitations maximales de compression atteintes sont alors de 1275 mpa axialement sur l'éprouvette pour une contrainte radiale de 260 mpa environ. Cet essai permet de caractériser la compaction de béton sur un trajet oedometrique. Le deuxième essai est dénommé essai triaxial hydrostatique : il résulte de l'adaptation aux matériaux très poreux d'une cellule a confinement fluide mis au point pour les matériaux métalliques. Les éprouvettes testées sont alors des mortiers et des micro-bétons. La sollicitation maximale atteinte est une pression hydrostatique de 400 mpa. Cet essai permet de caractériser des mortiers sur un trajet hydrostatique.