Drying kinetics of concrete : application to the achievement of a representative hydric profile in the case of fire testing
Étude de la cinétique de séchage des bétons : Application à l'atteinte d'un gradient hydrique représentatif dans le cadre des essais au feu
Résumé
Spalling of concrete is one form of the thermal instability induced by fire exposure. It needs to be investigated when the fire behaviour of structures is to be assessed.Fire behaviour is commonly assessed by reference to the requirements of NF EN 1363-1 "Fire resistance tests - Part 1: General requirements". According to this standard, conditioning at 23 °C, 50 %RH for at least 3 months should be used on concrete elements and should allow the tested element to reach a hydric and mechanical state representative of its normal service state on the day of the fire testing, whatever the type of concrete and the geometry of the structure. In this context, the main objective of the thesis is to study the impact of drying time and conditions on (i) the spalling profiles of different concretes and (ii) the associated water profiles. Accelerated drying protocols are proposed on the basis of experimental and numerical study.The drying protocols aim either (i) to reduce the conditioning time usually used in standard conditions (3 months) while maintaining acceptable representativity or (ii) to propose a protocol allowing to reproduce the hydric state of concrete structures in service condition (2 years) while ensuring the reproducibility of the spalling facies. An extensive experimental campaign and a numerical study of the drying kinetics are carried out on two high-performance concretes and two ordinary concretes. The fire behaviour of loaded and non-mechanically loaded slabs was evaluated at the various times and studied conditioning modes. The importance of the water gradient and the water content in relation to spalling was highlighted. A good representativity of the proposed accelerated drying protocols was also observed.
L'écaillage des bétons est une forme d'instabilité thermique face à l'incendie qu'il convient de prendre en compte lorsque le comportement au feu de certaines structures doit être évalué.Le comportement au feu est communément évalué en se référant aux exigences de la norme NF EN 1363 -1 « Essais de résistance au feu Partie 1 : Exigences générales ». Selon cette norme, un conditionnement à 23 °C, 50 %HR environ pendant au moins 3 mois doit être appliqué sur les éléments en béton et devrait permettre à l'élément testé d'atteindre un état hydrique et mécanique représentatifs de son état de service normal le jour de l'essai, quel que soit le type de béton et la géométrie de la structure. Dans ce contexte, l'objectif principal de la thèse est d'étudier l'impact de la durée et des conditions du séchage sur (i) les profils d'écaillage des différents bétons et sur (ii) les profils hydriques qui leurs sont associés. Des protocoles de séchage accéléré sont proposés sur la base d'une étude expérimentale et numérique. Les protocoles de séchage visent soit (i) à réduire le temps de conditionnement usuellement utilisé en conditions normalisées (3 mois) tout en gardant une représentativité acceptable ou (ii) à proposer un protocole permettant de reproduire l'état hydrique des structures en béton en état de service (2 ans) tout en s'assurant de la reproductibilité des faciès d'écaillage. Une campagne expérimentale extensive et une étude numérique de la cinétique de séchage sont réalisées sur deux bétons hautes performances et deux bétons ordinaires. Le comportement au feu de dalles chargées ou non mécaniquement a été évalué aux diverses échéances et aux modes de conditionnement étudiés. L'importance du gradient hydrique et de la teneur en eau vis-à-vis de l'écaillage a été mise en avant. Une bonne représentativité des protocoles de séchage accéléré proposés a également été observée.
Origine : Version validée par le jury (STAR)