Effets de la température, du chargement mécanique et de leurs interactions sur la perméabilité du béton de structure

par Marta Choinska

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Gilles Pijaudier-Cabot.

Soutenue en 2006

à Nantes .


  • Résumé

    La perméabilité du béton influence la durabilité des structures indirectement en gouvernant la vitesse de pénétration d'agents agressifs, mais aussi directement dans le cas où la structure joue un rôle d’étanchéité, ce qui est le cas des enceintes de confinement des centrales nucléaires. Dans ce contexte industriel, nous avons entrepris des travaux dont l’objectif est de caractériser l’évolution de la perméabilité du béton sous l’effet de la température et du chargement mécanique. Les mesures de la perméabilité sont effectuées sur des cylindres en béton soumis à des températures jusqu’à 150°C et à une compression uniaxiale. Les résultats expérimentaux révèlent que les effets de la température et de l’endommagement peuvent être découplés pour l’estimation de l'évolution de la perméabilité. Cependant, la relation proposée entre la perméabilité et l’endommagement ne peut s’appliquer que dans le domaine pré-pic du comportement. Afin de pouvoir modéliser également l’accroissement de la perméabilité en phase post-pic, l’ouverture de fissure est intégrée dans la relation proposée. Cette problématique est exploitée par une modélisation selon deux approches. La première se base sur la définition d’une loi de raccordement entre les lois existantes d’évolution de la perméabilité avec l’endommagement et l’ouverture de fissure. La deuxième approche consiste à relier l’endommagement avec l’ouverture de fissure puis d’appliquer la loi de Poiseuille pour déterminer la perméabilité. La validation expérimentale de cette approche, permettant de déboucher vers un modèle continu capable de reproduire les variations de perméabilité d’une structure, constitue une des perspectives de ce travail.


  • Résumé

    Concrete permeability may influence the durability of structures indirectly by controlling the penetration rate of aggressive agents, but also directly if the structure has a confinement role, like containment vessels of nuclear power plants for instance. In this industrial background, the objective of this study is to characterize the evolution of concrete permeability under the effects of temperature and mechanical loading. The permeability tests are performed on hollow concrete cylinders, subjected to temperature up to 150 °C and compressive loading. Experimental results reveal that the effects of temperature and damage may be decoupled for the estimation of permeability. However, the relation proposed between permeability and damage may only be applied in the pre-peak phase. In order to overcome this limit to be able to model also permeability increase in the post-peak phase, another parameter, which is crack opening, is introduced in the proposed relation. This problem, investigated by modelling, is exploited according to two approaches. The first one is based on the definition of a matching law between existing relations of permeability evolution with damage and with crack opening. With this approach the tendencies are similar to the observed ones on the experimental results. The second approach consists in linking from a mechanical point of view damage with crack opening in order to apply the Poiseuille’s law for permeability determination. Experimental validation of this approach, emerging towards a continuous model capable to reproduce permeability variations of a concrete structure, constitutes a major perspective of this work.  

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  • Détails : 1 vol. (178 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 165-173

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006 NANT 2117
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2184
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