Mesures rhéologiques sur matériaux évolutifs hétérogène par propagation d'ondes acoustiques

par Sandrine Thinet

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Claude Boutin et de Laurent Arnaud.


  • Résumé

    Cette thèse traite du suivi mécanique de la prise de matériaux hétérogènes : le béton hydraulique et la grave émulsion de bitume. Les processus d'évolution étudiés impliquent de fortes modifications rhéologiques : en effet, le matériau passe d'un état fluide facilitant la mise en œuvre, à un état solide requis pour son utilisation. L'approche expérimentale est effectuée à l'aide du vibroscope, dispositif de propagation d'ondes basses fréquence (100 - 5000 Hz). Des essais sont conduits à la fois en ondes de compression et de cisaillement. Les mesures effectuées sont non destructives. Des capteurs de pression plongés dans le matériau détectent le passage des ondes. Les caractéristiques de propagation (célérité, amortissement et rapport de pression dans deux directions orthogonales) sont déterminées et leurs évolutions sont fonctions des modifications mécaniques de la structure au sein du matériau. A partir de la loi de comportement d'un matériau biphasique, se comportant comme un matériau macroscopique viscoélastique linéaire, et des mesures expérimentales, les modules rhéologiques du matériau testé sont évalués par analyse inverse : module œnométrique, viscoélastique et de cisaillement. Leurs évolutions en fonction du temps permettent de mieux comprendre les transformations mécaniques au sein des deux matériaux. Différentes formulations ont été testées et une analyse de 1' influence de divers paramètres a été menée. On observe que l'évolution rhéologique de ces matériaux est sensible au rapport eau/ciment et à la température de coulée pour le béton, ou à la compacité pour la grave émulsion. Pour améliorer le modèle, la loi de comportement de tels matériaux, déterminée par une approche théorique basée sur la technique d'homogénéisation périodique, est établie en considérant les matériaux comme triphasiques, mélange de solide élastique, fluide visqueux et gaz parfait. La loi de comportement obtenue décrit un matériau viscoélastique compressible linéaire.

  • Titre traduit

    = Rheological measurements on heterogeneous and time dependant materials by acoustic waves propagation


  • Résumé

    This thesis deals with the mechanical follow-up of the heterogeneous materials: hydraulic concrete and the cold bitumen mix. The studied processes of evolution imply strong ' rheological modifications: indeed these materials pass from a fluid state facilitating the casing in a solid state required tàr its use. The experimental approach is carried out using the vibroscope, device of waves propagation at low frequency (1 00 - 5000 Hz). Tests are carried out at the same time with compression and shear waves. Taken measurements are non-destructive. Pressure transducers plunged in material detect the passage of the waves. The characteristics of propagation celerity damping and ratio of pressure in two orthogonal directions) are determined and their evolutions are functions of the rnechanical modifications of the structure within material. From a behavior law considering 2-phases material with a compressible viscoelastic linear macroscopic behavior and experimental rneasurements the rheological modulus of tested material are evaluated by inverse analysis: oedometric viscoelastic and shear modulus. Their evolutions, according to time make it possible to better understand the mechanical transformations within two materials. Different formulations were tested and an analysis of the influence of various parameters was carried out. It is observed that the rheological evolution of these materials is sensitive to the ratio water/cement and the casing temperature for the concrete, or with compactness for the cold bitumen mix. To reinforce the theoretical model, the behavior law of such material is determined by a theoretical approach based on periodic homogenization. The materials are regarded as 3- , phasic mixture of elastic solid, viscous fluid and perfect gas. The behavior law obtained described a linear compressible viscoelastic rnaterial.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (300 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.235-240

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  • Cote : C.83(2464)

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  • Cote : 2000ISAL0030
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