Comportement des mortiers haute performance sous sollicitations de fatigue en compression

Behavior of high-strength grouts under compressive fatigue loading

• Auteur / Autrice : Erisa Myrtja
• Direction : Mohend Chaouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 05/10/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)
• Jury : Président / Présidente : Farid Benboudjema
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ahmed Loukili, Jean-François Georgin, Luz Granizo, Evelyne Prat, Jérôme Soudier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed Loukili, Jean-François Georgin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes (mécanique)

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Matériaux -- Fatigue

Processeurs à hautes performances

Mortier

Mots clés libres

Mortier

Haute Performance

Fatigue

Endommagement

Compression

Grout

High-Strength

Fatigue

Damage

Compression

Résumé

Le travail de cette thèse concerne la durabilité d’un point de vue mécanique des mortiers haute performance. De nombreuses structures sont soumises à des efforts de fatigue au cours de leur durée de vie comme des structures offshore, joints de chaussée, pistes d’aéroport ou planchers industriels.Bien que ce phénomène soit assez connu pour les constructions métalliques, pour les ouvrages en béton et les mortiers, les chargements en fatigue sont rarement explicitement pris en compte dans les règles de dimensionnement. De plus, les éléments mentionnés dans la littérature concernant les phénomènes qui influent sur la résistance à la fatigue et qui déterminent la durée de vie des ouvrages, tels que le nombre de cycles, l'amplitude des contraintes avant rupture, niveau de fréquence appliqué sont assez contradictoires probablement en raison de la nature hétérogène du matériau. Ainsi, l’objectif de cette thèse est d'abord d’étudier l’endommagement par fatigue principalement en compression à l’aide de différentes méthodes expérimentales. Une partie importante de cette étude consiste à identifier les paramètres qui ont une influence sur la durée de vie et l'évolution de déformations et rigidité durant le chargement. Parmi ces paramètres, les suivants sont principalement étudiés : le niveau de fréquence, la contrainte maximale appliquée, l'élévation de température. Par la suite, des méthodes alternatives pour estimer la limite d'endurance et la durée de vie des mortiers sont proposées.Un deuxième volet de cette thèse consiste à analyser l’influence de différents paramètres de formulation sur le comportement à la fatigue. Des formulations ont été développés avec des granulats de nature différentes, fractions granulaires et augmentation de porosité par air entrainé et E/C. Ainsi, l'influence de la microstructure est étudiée et complétée par différentes techniques de mesure expérimentales comme MEB-EDS, DRX, corrélation d'images, caméra infrarouge, porosité mercure, porosité à l'eau.

The work in this thesis is related to the durability of high-strength grouts, in a mechanical perspective. Numerous structures are subjected to fatigue loading during their lifetime such as offshore structures, wind turbines, road joints, airport runways or industrial floors.Despite the fact that this phenomenon is well known in steel structures, it can be noticed that for concrete structures and grouts, fatigue loading is rarely explicitly taken into consideration in the design codes. Furthermore, the information available in the literature concerning the phenomena influencing fatigue resistance and which determine the lifetime of structures, such as the number of cycles, the amplitude of stresses before failure, the frequency level applied are quite contradictory, in part because of the heterogeneous nature of the material.Thus, the aim of this thesis is firstly to analyze the damage induced by fatigue loading mainly in compression by means of different experimental methods. An important part of this study consists in identifying the parameters which have an influence on the fatigue life and the strain and stiffness evolution during loading. Among these parameters, the following are predominantly investigated : the loading frequency, the maximum stress applied, the temperature increase. Subsequently, alternative methods are proposed in order to evaluate the endurance limit and the fatigue life of grouts.A second part of this thesis consists in analyzing the influence of different mix components on the fatigue behavior. Different mixes have been developed with different aggregate types, in different grain fractions and an increased porosity level by entrained air and W/B. Therefore, the influence of the microstructure is examined and completed by different measuring techniques such as SEM-EDS, XRD, digital image correlation, infrared camera, mercury intrusion porosimetry and total water porosity.