Caractérisation expérimentale et modélisation du phénomène d'auto-cicatrisation des fissures dans les bétons
Auteur / Autrice : | Sébastien Granger |
Direction : | Gilles Pijaudier-Cabot, Ahmed Loukili |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie civil |
Date : | Soutenance en 2006 |
Etablissement(s) : | Nantes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes) |
Partenaire(s) de recherche : | autre partenaire : Centrale Nantes (1991-....) |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L’apparition de fissures dans les structures en béton, à la suite de sollicitations de toute sorte (mécaniques, thermiques…) ou d’effets différés (fluage, retrait…), entraîne des pertes de résistance et des problématiques de durabilité, liées à l’étanchéité et aux propriétés de transfert. Sous certaines conditions, et sans intervention extérieure de réparation, certaines fissures peuvent se cicatriser. Le phénomène est principalement dû à des réactions chimiques entre l’eau et le ciment, hydraté ou non, présent dans le béton. La cicatrisation a, jusqu’à présent, été principalement mise en évidence par des essais de perméabilité à l’eau, montrant ainsi les répercussions positives sur les problèmes de durabilité. Le travail présenté s’attache alors à étudier l’apport du phénomène d’un point de vue mécanique. Un programme expérimental est ainsi développé, visant à quantifier le comportement mécanique, sous flexion 3 points, d’éprouvettes de béton initialement fissurées, puis vieillies dans des conditions favorisant ou non l’auto-cicatrisation. Différents types de bétons sont étudiés, un matériau modèle à hautes performances, et des bétons classiques. Les propriétés de fissuration sont également analysées par émission acoustique. Les résultats montrent alors une reprise de propriétés mécaniques des éprouvettes après conservation dans l’eau, et le suivi de fissuration par émission acoustique confirme que cet apport mécanique est dû à la précipitation de nouveaux cristaux dans la fissure, moins résistants que ceux issus des réactions primaires d’hydratation du ciment. Ces cristaux sont alors analysés par microscopie électronique à balayage et par spectrométrie à sélection d’énergie, et un lien est établi entre les résultats mécaniques observés et les morphologies particulières des espèces formées. L’ensemble de ces résultats conduit alors à proposer une première approche de modélisation du comportement mécanique des éprouvettes, incluant le phénomène de cicatrisation, et des premiers résultats qualitatifs sont obtenus. En parallèle de ces travaux sur le comportement mécanique, une technique de contrôle non destructif, basée sur le principe de retournement temporel, est développée pour permettre le suivi in vivo de phénomènes dans le béton. Les résultats d’essais préliminaires appliqués à l’auto-cicatrisation sont ainsi présentés.