Etude des transferts et de leurs interactions avec la cicatrisation dans les fissures pour prolonger la durée de service des infrastructures (ponts, centrales nucléaires)

par Mahmoud Ismail

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Raoul François.

Soutenue en 2006

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    La durée de vie d'un ouvrage en béton est souvent liée à la capacité du béton à empêcher la pénétration des agents agressifs dans son réseau poreux et son réseau de fissures. Cette thèse a pour but d'étudier les phénomènes de transfert à travers les fissures d'origines mécaniques. Le transfert des chlorures et les facteurs probables influençants ce processus comme la cicatrisation et l'ouverture critique des fissures était le premier objectif de ce travail. Des fissures ont été créées dans un matériau inerte (la brique) et dans des mortiers à deux âges différents (28 jours et 2 ans) à l'aide du cœur expansif. Dans le cas de la brique, les résultats montrent un effet de l'interaction mécanique entre les surfaces fracturées sur le processus de diffusion des chlorures le long des fissures. Cet effet mécanique et l'effet d'âge ont été remarqués dans le cas des mortiers. La cicatrisation était plus importante pour les mortiers jeunes. La prédiction de la fuite de gaz à travers un élément de béton fissuré était le deuxième objectif de notre thèse. Un modèle proposé par Rizkalla et al. A été évalué à travers la détermination expérimentale des coefficients d'écoulement et de rugosité. Un modèle simplifié a été proposé pour prédire la fuite de gaz dans le cas d'écoulement laminaire. Le dernier point dans ce travail a visé l'effet de la cicatrisation sur le débit de fuite d'air à travers les fissures dans des mortiers à différents âges de mûrissement. Les résultats montrent que le processus de la cicatrisation se développe principalement durant les deux premiers mois de conservation dans un environnement humide. L'analyse au MEB des surfaces fracturées a montré que les produits de cicatrisation sont principalement la calcite, les C-S-H et l'ettringite.

  • Titre traduit

    Study of transferts and their interactions with self-healing in the cracks to increase the service life of infrastructures (bridges, nuclear centrals)


  • Résumé

    Concrete structures are frequently cracked by the action of different types of physicochemical mechanisms (external loads, restrained shrinkage, internal expansion). Cracks could impair the durability of concrete structures by creating preferential paths for the penetration of various types of potentially aggressive agents (liquids, gases, and ions). The aim of this thesis aims is to study transport properties in mechanically induced cracks. The first objective of the study is to better understand the potential effect of critical crack opening and self-healing. Cracks were generated in an inert material (brick) and in old mortar samples of 28 days and 2 years of age. A mechanical expansive core was used to generate cracks of constant width across the thickness of the sample. For the brick material, results show that a mechanical interaction between the fracture surfaces (critical crack opening) can affect the chloride-diffusion process along a crack path. A critical crack opening was also found for mortar samples. The age at which cracks were generated is also an important parameter. Self-healing was found to be more important in young mortars (28 days). The second objective of this thesis is the prediction of airflow in cracked cementitious material samples. A model proposed by Rizkalla et al. Was evaluated through the experimental measurement of the flow coefficient n and the friction coefficient k. A simplified model was proposed to predict airflow through a crack for laminar type flow. The third research objective is to study the effect of self-healing on airflow through cracked mortar samples stored in a 100% relative humidity environment. Results show that self-healing mainly occurs during the first two months of storage. SEM analysis of fracture surfaces shows the formation of self-healing products such as calcite, C-S-H, and ettringite.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 234 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-212

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