Comportement au jeune âge des structures en béton armé à base de liants composés aux laitiers

Early age behavior of reinforced concrete structures casted with blended portland cements incorporating slag

• Auteur / Autrice : Batian Kolani
• Direction : Gilles Escadeillas, Alain Sellier, Laurie Lacarrière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Laitiers (métallurgie)

Béton armé -- Fissuration

Mots clés libres

Béton armé

Jeune âge

Hydratation

Liants composés

Laitiers de hauts fourneaux

Adhérence acier béton

Modélisation

Résumé

Le cahier des charges relatif à la construction d'ouvrages massifs fourni aux entreprises de construction est de plus en plus restrictif vis-à-vis des fissures ayant pour origine les effets dimensionnels au jeune âge. Afin de pouvoir quantifier le risque de fissuration au jeune âge des structures, elles doivent donc disposer d'outils numériques validés modélisant le comportement thermo-chemo-hydro-mécanique du béton armé au jeune âge. De précédents travaux réalisés au LMDC ont ainsi conduit au développement d'un modèle de comportement au jeune âge des bétons à base de ciment avec ajout de cendres volantes ou de fumées de silice. En vue d'une application aux structures réelles de Génie Civil (fortement ferraillées), le présent travail s'intéresse à la validation du modèle de comportement au jeune âge sur une structure massive réelle. Après avoir caractérisé expérimentalement le comportement du béton au jeune âge, une approche originale de modélisation du béton armé est proposée. Le modèle complet est ensuite testé sur une structure massive mise en œuvre et instrumentée dans le cadre du projet national CEOS. Fr (structure en forme de I avec déformations gênées). De plus, compte tenu de l'utilisation croissante de liants binaires ou ternaires contenant du laitier de haut fourneau, une extension de cette modélisation s'est avérée nécessaire pour prendre en compte le comportement chimique particulier de cette addition. Un modèle stœchiométrique original est proposé pour appréhender la physico-chimie des réactions qui ont lieu au cours de l'hydratation du laitier en présence du clinker. Il permet, entre autres, de gérer l'évolution du rapport C/S des C-S-H formés par le laitier en fonction de la portlandite produite par le clinker ce qui est nécessaire pour prendre en compte explicitement les interactions entre les deux phases. A terme, on dispose d'un outil permettant d'appréhender le comportement au jeune âge des structures réelles en béton armé à base de ciments composés.

The specifications for the construction of massive structures provided to construction companies are increasingly restrictive with respect to cracks due to dimensional effects at early age. To quantify the risk of early age cracking of structures, the construction companies must have a validated numerical simulation tool to apprehend the Thermo-Chemo-Hydro-Mechanical behavior of concrete at early age. Previous research realized at LMDC has lead to the development of a model of early age behavior of concrete made with blended cements containing pozzolanic addition. For an application to real civil engineering structures (with reinforcement), this work focuses on the validation of the concrete early age behavior model on a real massive structure. After an experimental characterization of the behavior of concrete at early age, an original approach is proposed for the modeling of reinforced concrete. A complete model is then tested on a massive structure casted and instrumented within the framework of the French National Project CEOS. Fr (I-shaped structure with constrained deformations). In addition, due to the increasing use of binary or ternary binders containing blast furnace slag, an extension of this modeling was necessary to take into account the particular chemical behavior of this addition. An original stoichiometric model is proposed to apprehend the physico-chemical reactions that occur during the hydration of slag when blended with clinker. The model allows, among other things, to manage the evolution of the C/S ratio of C-S-H formed by the slag as a function of portlandite produced by the clinker and that is necessary when taking into account explicitly the interactions between the two phases. Ultimately, we have a tool which can be used to apprehend the early age behavior of real reinforced concrete structures made with blended cements.