Étude du comportement mécanique du plâtre pris en relation avec sa microstructure

par Sylvain Meille

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Pascal Reynaud.

Soutenue en 2001

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Le plâtre pris est couramment utilisé en construction, sous forme d’enduits ou d’éléments préfabriqués. Ses bonnes propriétés d’isolation thermique et acoustique, ainsi q’une grande légèreté, le rendent particulièrement adapté à un emploi en intérieur. Peu d’études sont actuellement publiées sur le comportement mécanique du plâtre pris, seule la forte sensibilité de sa tenue mécanique avec la porosité est bien établie. Ce travail a pour objectif d’étudier les propriétés mécaniques du plâtre pris et de les relier à ses caractéristiques microstructurales. Le plâtre pris présente une microstructure complexe, formée d’un enchevêtrement de cristaux de gypse. Une grande variation de propriétés mécaniques est mesurée en fonction de la porosité et de la cristallisation. La description de la microstructure est effectuée par un modèle numérique de déplacement de barres dans un volume. Le calcul des propriétés élastiques par la méthode numérique des éléments finis sur ces modèles est en très bon accord avec les résultats expérimentaux. La loi de comportement du plâtre pris sec est linéaire, mais l’étude de la propagation de fissure met en évidence des mécanismes de dissipation d’énergie dans le matériau. Un modèle de propagation est développé, basé sur l’interaction de la fissure avec les différents éléments de la microstructure, permettant d’interpréter le comportement expérimental. L’influence de l’eau sur le plâtre pris est considérée dans la dernière partie. L’eau entraîne une diminution des propriétés mécaniques, pouvant s’expliquer par un affaiblissement de la qualité de la liaison entre cristaux. Des essais originaux de frottement intérieur permettent de caractériser l’apparition de glissements entre cristaux de gypse, à l’origine de la non-linéarité du comportement mécanique. La sensibilité de la déformation du matériau à la vitesse de sollicitation est établie et interprétée par un modèle du comportement mécanique des contacts

  • Titre traduit

    = Mechanical behavior of set plaster in relation toits microstructure


  • Résumé

    Set plaster is commonly used in buildings as coatings or ready-made units. Its good thermal and acoustic insulation properties, as well as a great lightness, make this material particularly adapted to an indoor use. Few papers have been published on the mechanical behavior of set plaster only the strong influence of porosity is well established. This work aims to study the mechanical properties of set plaster in relation to its micro structural characteristics. Microstructure of set plaster is a complex entanglement of gypsum crystals. A great variation of mechanical properties is measured according to porosity and of crystallization. A numerical model is developed to describe the material. Estimation of elastic properties from this model: using a finite element method is in very good agreement with the experimental results. Mechanical behavior of dry set plaster seems linear elastic. However a crack propagation study shows the existence of energy dissipative mechanisms in the material. A crack propagation model is developed, based on the crack interaction with the various elements of the microstructure, to explain the measured behavior. Influence of water on set plaster is considered in the last chapter of the thesis. Water uptake reduces the mechanical properties of set plaster, by decreasing the quality of intercristalline bonding. Original internal friction measurements allow the characterization of slip between gypsum crystals, explaining the non-linearity of the mechanical behavior of wet plaster. The sensitivity of the material stain to the test speed is interpreted using a micromechanical model for the contact zone.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (203 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 175-183

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2531)
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