Étude des propriétés de transport et de la diffusion du chlorure dans les géomateriaux sous environnement agressif

Investigation of transport properties and chloride diffusion in geo;aterials under agressive environment

• Auteur / Autrice : Viet hung Phan
• Direction : Vincent Monchiet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2018
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Ecole superieure de transport et de communication
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de Mécanique (MECA)

Mots clés

Mots clés libres

Propriétés de transport

Environnement agressif

Milieu poreux

Transport properties

Agressive environment

Porous medium

Résumé

Le système de transport au Viet Nam a été considérablement développé au cours des deux dernières décennies. Une telle évolution génère une grande préoccupation dans le pays pour la protection et la maintenance des infrastructures. Avec un littoral de plus de 3000 kilomètres, le problème le plus important auquel est confronté le Viet Nam est la durée de vie des structures en béton sous environnement agressif. En raison de ces interactions, la durabilité du béton peut être menacée et perdue. Au cours des dernières années, diverses études ont fait état de ce sujet, y compris la réparation, la protection ou l'entretien des structures en béton. Les chercheurs au Viet Nam se concentrent principalement sur des résultats expérimentaux basés sur plusieurs observations de structures endommagées. Cependant, à notre connaissance, aucune étude systématique sur la modélisation et la simulation n'a été rapportée jusqu'à présent. Afin d'étudier ce phénomène: transport en milieu poreux, nous proposons une approche combinant des essaies expérimentales et la simulation numérique, ce travail est réparti en quatre parties. La première partie consiste l'analyse, le développement et la mise en œuvre d'un schéma numérique par la FFT qui permet de résoudre les équations d'écoulement du fluide non newtonien en milieux poreux. La deuxième partie est dédiée à la mise en œuvre et à l'application de l'algorithme FFT pour le problème de diffusion du chlorure en milieux poreux. La troisième partie traitera l'influence des fractures, ou bien des fissures, sur le mécanisme de transport en milieux poreux, y compris l'écoulement du fluide non newtonien et la diffusion. Les schémas numériques développés dans chacune des parties 1, 2 et 3 sont utilisés pour simuler l'écoulement et le transport en milieux poreux réels issue de la micro tomographie après comparaison avec des solutions analytiques ou des données expérimentales. Enfin, dans la quatrième partie, à l'aide de l'algorithme développé et de quelques expériences supplémentaires (dans les parties 1,2 et 3), nous cherchons à dériver une loi de comportement généralisé pour des structures poreuses réalistes. À la fin de ce projet, nous prévoyons d'un développement d'un logiciel basé sur l'algorithme FFT pour estimer la durée de vie de la structure en béton dans un environnement agressif. Cet outil permet aux ingénieurs d'avoir une idée sur la durée de vie de différents types de structures pour différents paramètres mécaniques et physiques.

The transport system in Viet Nam has been developed significantly over the last two decades. Such evolution generates a great concern in the country for the protection and maintenance of infrastructures. With a coastline of more than 3000 kilometers, the most important problem facing Viet Nam nowadays is the service life of concrete structures under aggressive environment. Due to these interactions, the durability of concrete may be threatened and lost. Over the last years, miscellaneous studies have reported on this subject including the reparation, protection or maintenance of concrete structures. Researchers in Viet Nam mainly focus on experimental results based on several observations of damaged structures. However, to the best known of our knowledge, no systematic investigation on modeling and simulation has been reported so far. In order to study this problem: transport in porous medium, we propose an approach combining both experimental and numerical simulation, divided into four workpackages. The first workpackage consists in the analysis, development and implementation of a numerical FFT scheme that allows for solving the flow equations of non-Newtonian fluid in porous media. The second workpackage is dedicated to the implementation and application of the FFT algorithm for the diffusion problem in porous media. The third one deals with the influence of fractures on the transport mechanism in porous media, including the flow of non Newtonian fluid and the diffusion. Numerical schemes developed in WP 1, 2 and 3 are used to simulate flow and transport in specific porous media after comparing to analytical solutions or experimental data. Finally in the fourth workpackage, with the help of the developed algorithm and some additional experiments, we aim to derive an upscaling constitutive law for realistic porous structures. At the end of this project, we plan to develop software based on the FFT algorithm to estimate the service life of concrete structure under aggressive environment. This tool allows engineers to have an idea of service life for various types of structure for different mechanical, physical parameters.