Durabilité des réparations à base cimentaire : analyse comparée de l'influence des propriétés mécaniques du matériau de réparation

par Trung-Hieu Nguyen

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Anaclet Turatsinze et de Ahmed Toumi.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Pour une structure réparée par la technique de rechargement mince adhérent à base cimentaire, le décollement de l'interface support-rechargement est la principale cause limitant la durabilité de l'application. Pour améliorer cette durabilité, il est nécessaire de contrer la cause qui est à l'origine de ce décollement : la fissuration de la couche de réparation. Dans ce but, l'utilisation d'un composite cimentaire possédant la capacité de supporter des déformations importantes avant localisation de la fissure est, potentiellement, une solution. L'objectif de cette thèse est de la valider. Pour répondre à l'objectif de l'étude, les matériaux étudiés sont des mortiers incorporant de granulats à faible rigidité et renforcés par des fibres. Les granulats utilisés sont en caoutchouc issu du broyage de pneus usagés, une contribution à la valorisation de ce sous-produit industriel. S'agissant du renforcement, des fibres métalliques adhérentes et inoxydable ont été retenues. Elles sont les plus efficaces pour contrôler la fissuration et peuvent être utilisées y compris dans les milieux les plus agressifs. Une bonne synergie entre les granulats caoutchouc et les fibres est bien démontrée : la capacité de déformation avant localisation de la macro-fissuration est nettement plus élevée et la capacité portante post-pic attendue du renfort par des fibres n'est pas remise en cause en présence de granulats caoutchouc. Ces matériaux sont ensuite utilisés comme matériaux de rechargement. Des essais de flexion trois points monotones ou de fatigue ont été effectués sur des éprouvettes composites support-rechargement. Ils ont permis d'étudier la réponse structurale de ces composites, en particulier le comportement de l'interface (force d'initiation et cinétique du décollement). En parallèle un travail de modélisation par éléments finis, basé sur un modèle déjà développé et validé sur des granulats minéraux au LMDC, est réalisé. Il s'agit de la simulation numérique du comportement mécanique des structures composites support-rechargement sous sollicitations monotones ou de fatigue. . .

  • Titre traduit

    Durability of cement-based repairs : comparative analysis of the influence of mechanical properties of repair material


  • Résumé

    Substrate-overlay composites should work monolithically. For this reason, the durability of a cement-based repair relies also on the durability of its bond with the substrate. To improve the durability of repair, it is necessary to prevent the original cause of debonding: cracks through the depth of the overlay. For this the use of a cement composite having an improved strain capacity should be considered as a suitable solution. The aim of this work is to validate this hypothesis. As repair materials, cement-based mortars incorporating low aggregate stiffness and with fibre reinforcement were used. Rubber aggregates obtained from grinding end of life tyres were used thus contributing to the recovery of an industrial byproduct. Stainless and high bond steel fibres were also used. They are effective to restrain the cracking and can be used in aggressive environment. A good synergy between rubber aggregates and fibres reinforcement is demonstrated: rubber aggregates improve the strain capacity of the composite before the macro-cracking localisation and residual post-peak strength due to the fibre reinforcement is not affected. Monotoneous and fatigue bending tests were carried out on specimens repaired by using these mortars. These tests allow the structural response, in particular the interface debonding, to be analysed (the load corresponding to the debonding initiation and debonding propagation). In parallel, a numerical modelling based on finite element method was conducted to simulate the mechanical response of the tested specimens. Comparison between experimental and numerical results shows the relevance of the numerical modeling which is suitable tool that highlights the effect of the restrained length change of the repair material at the interface on the debonding mechanisms. As ultimate findings, this study shows that a positive synergetic effect from rubber aggregate and fibre reinforcement contributes to enhance the durability of bonded cement-based overlays.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (244 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 219-226

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010TOU30102
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