Thèse soutenue

Impact of drying rate on delayed strain behavior of cement-based materials - experimental and numerical study
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Auteur / Autrice : Justin Kinda
Direction : Farid Benboudjema
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie civil
Date : Soutenance le 01/03/2021
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-....)
Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)
Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Torrenti
Examinateurs / Examinatrices : Alain Sellier, Matthieu Vandamme, François Hild, Laurent Charpin, Catherine A. Davy, Alexandra Bourdot, Sylvie Michel-Ponnelle
Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Sellier, Matthieu Vandamme

Résumé

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Le présent travail vise à apporter une contribution à la compréhension des mécanismes de séchage, de retrait et de fluage à l’échelle de la pâte de ciment grâce à des essais expérimentaux novateurs, notamment vis à vis de la vitesse de séchage et de l’effet Pickett. Puis, à la lumière de ces résultats, l’objectif est de proposer un modèle prenant en compte ces effets hydriques sur le comportement différé du béton.En premier lieu, une campagne expérimentale est menée, dont le but est d’étudier l’effet de la vitesse de séchage sur le fluage et le retrait. Une difficulté lors de la caractérisation du retrait et du fluage séchant est la fissuration des échantillons en raison des gradients de séchage au sein de l’échantillon. Ainsi, afin d’isoler les effets purement « matériaux » à l’échelle de la pâte de ciment, il a été décidé de réaliser des essais de retrait et de fluage sur des échantillons de pâte de ciment d’épaisseur 2 mm. Ces essais microscopiques ont été réalisés : (1) sous microscope électronique à balayage environnemental (MEBE) à EDF R&D MMC et (2) dans la machine de traction-compression biaxiale Mini-Astrée du LMT à l’ENS Paris-Saclay, placée sous enceinte climatique avec une concentration en CO2 contrôlée et suivis par une caméra ultrarapide. En parallèle, il a été entrepris une campagne macroscopique sur des échantillons séchants et prééquilibrés à différentes humidités relatives : 80 %, 58 % et 30 %. Ces essais mettent en évidence la diminution de la cinétique de fluage propre quand l’humidité relative diminue.En deuxième lieu, l’objectif de l’étude numérique est de proposer des modèles de séchage, de retrait et de fluage qui intègrent au mieux l’impact de la vitesse de séchage. Un modèle de séchage prenant en compte la perméation de l’eau liquide et la diffusion de la vapeur d’eau a été adopté. Il est démontré que ce modèle de séchage permet d’assurer le passage de l’échelle de l’éprouvette de laboratoire à celle de la structure. Un modèle de retrait très simplifié est proposé et s’est révélé particulièrement efficace pour reproduire le comportement en retrait de dessiccation d’échantillons de différentes tailles, séchant à différentes vitesses. Enfin, le fluage a été étudié : deux modèles très connus de la littérature (Burger et MPS) sont comparés ; il est démontré que modèle Burger est à même de prendre en compte l’effet de taille et de vitesse de séchage sur le fluage de dessiccation, ce qui n’est pas le cas pour le modèle MPS.