Thèse soutenue

Étude du comportement mécanique du plâtre pris en relation avec sa microstructure

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Auteur / Autrice : Sylvain Meille
Direction : Pascal Reynaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des matériaux
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Résumé

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Le plâtre pris est couramment utilisé en construction, sous forme d’enduits ou d’éléments préfabriqués. Ses bonnes propriétés d’isolation thermique et acoustique, ainsi q’une grande légèreté, le rendent particulièrement adapté à un emploi en intérieur. Peu d’études sont actuellement publiées sur le comportement mécanique du plâtre pris, seule la forte sensibilité de sa tenue mécanique avec la porosité est bien établie. Ce travail a pour objectif d’étudier les propriétés mécaniques du plâtre pris et de les relier à ses caractéristiques microstructurales. Le plâtre pris présente une microstructure complexe, formée d’un enchevêtrement de cristaux de gypse. Une grande variation de propriétés mécaniques est mesurée en fonction de la porosité et de la cristallisation. La description de la microstructure est effectuée par un modèle numérique de déplacement de barres dans un volume. Le calcul des propriétés élastiques par la méthode numérique des éléments finis sur ces modèles est en très bon accord avec les résultats expérimentaux. La loi de comportement du plâtre pris sec est linéaire, mais l’étude de la propagation de fissure met en évidence des mécanismes de dissipation d’énergie dans le matériau. Un modèle de propagation est développé, basé sur l’interaction de la fissure avec les différents éléments de la microstructure, permettant d’interpréter le comportement expérimental. L’influence de l’eau sur le plâtre pris est considérée dans la dernière partie. L’eau entraîne une diminution des propriétés mécaniques, pouvant s’expliquer par un affaiblissement de la qualité de la liaison entre cristaux. Des essais originaux de frottement intérieur permettent de caractériser l’apparition de glissements entre cristaux de gypse, à l’origine de la non-linéarité du comportement mécanique. La sensibilité de la déformation du matériau à la vitesse de sollicitation est établie et interprétée par un modèle du comportement mécanique des contacts