Approche multi-échelle des propriétés mécaniques et de transport des matériaux cimentaires soumis à des élévations de température

par Grégory Caratini

Thèse de doctorat en Structures et Matériaux

Sous la direction de Luc Dormieux.

Soutenue le 21-05-2012

à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015) , en partenariat avec Laboratoire Navier (Paris-Est) (laboratoire) , Navier (laboratoire) et de Navier (laboratoire) .

Le président du jury était Folker Wittmann.

Le jury était composé de Luc Dormieux, Véronique Baroghel-Bouny, Frédéric Skoczylas.

Les rapporteurs étaient Alain Sellier, Renald Brenner.


  • Résumé

    Les activités industrielles modernes (stockage de déchets nucléaires, puits géothermiques, centrales nucléaires, …) peuvent solliciter les matériaux cimentaires dans des conditions extrêmes, par exemple à des températures supérieures à 200 °C. Ce niveau de température va induire des phénomènes de déshydratation au sein de la pâte, impactant notamment les C-S-H, hydrate majoritaire à l'origine de la cohésion mécanique. L'effet de cette déshydratation sur les propriétés mécaniques et de transport a ainsi fait l'objet de ce travail de thèse. Afin d'appréhender ces effets, il convient de prendre en compte le caractère hétérogène, poreux et multi-échelle de ces matériaux. Pour cela, la micromécanique et les outils d'homogénéisation basés sur la solution d'Eshelby ont été utilisés. Par ailleurs, pour accompagner cette modélisation multi-échelle, des essais mécaniques basés sur la théorie des milieux poreux ont été menés. La mesure des modules de compressibilité, de la perméabilité et de la porosité sous confinement ont permis d'étudier les mécanismes de dégradation de ces matériaux lors de sollicitations thermiques jusqu'à 400°C

  • Titre traduit

    A multi-scale approach of mechanical and transport properties of cementous materials under rises of temperature


  • Résumé

    The modern industrial activities (storage of nuclear waste, geothermal wells, nuclear power plants, ...) can submit cementitious materials to some extreme conditions, for example at temperatures above 200 ° C. This level of temperature will induce phenomena of dehydration in the cement paste, particularly impacting the CSH hydrates which led to the mechanical cohesion. The effects of these temperatures on the mechanical and transport propertes have been the subject of this thesis.To understand these effects, we need to take into account the heterogeneous, porous, multi-scale aspects of these materials. To do this, micromechanics and homogenization tools based on the Eshelby problem's solution were used. Moreover, to support this multi-scale modeling, mechanical testing based on the theory of porous media were conducted. The measurements of modulus compressibility, permeability and porosity under confining pressure were used to investigate the mechanisms of degradation of these materials during thermal loads up to 400 ° C

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