Thèse en cours

Influence de la granulométrie des agrégats sur la porosité du béton. Modélisation de la diffusion non linéaire des polluants à travers le béton.
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Auteur / Autrice : Papy Silouantonda kouamissa
Direction : Jules AssihIsabelle Titeux-peth
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Matériaux, mécanique, structures
Date : Inscription en doctorat le 01/12/2020
Etablissement(s) : Reims en cotutelle avec Université Marien-Ngouabi
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Numérique et de lu2019Ingénieur
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux

Mots clés

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Résumé

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La construction des ouvrages de génie civil dans les pays en développement à l'instar du Congo est un enjeu du 21ème siècle puisque sa modernisation passe par la réalisation des infrastructures (bâtiment, château d'eau, route, pont…). La quasi-totalité de ces ouvrages sont construits en béton armé. Ces ouvrages se voient quelques fois pénétrer par des agents agressifs (ions chlorures…). Cette pénétration peut s'effectuer soit sous un processus physique qui correspond à la mobilité des ions présents en solution, soit sous un ou plusieurs processus chimiques d'interactions entre les espèces présentes et le matériau lui-même. Par ailleurs, cette pénétration affecte considérablement les propriétés mécaniques de la structure provoquant ainsi une corrosion préjudiciable, qui pourra se propager et conduire éventuellement à la ruine desdits ouvrages. A cet effet, de nombreux études ont mis en évidence que le béton revêt un caractère perméable. Cette perméabilité dépend de la taille des pores dans lesquels s'écoule le fluide ainsi que de leur interconnexion et, est fortement influencée par les paramètres du milieu poreux comme la porosité, la tortuosité et la connectivité. Les agents agressifs (polluants) sont ainsi susceptibles d'altérer la qualité du béton ; leur migration et leur diffusion sont favorisées par un réseau poreux. Tout de même, le comportement du béton dépend fortement de la microstructure polyphasique qui, est principalement contrôlée par les propriétés de la phase granulaire (granulométrie, compacité...) mais aussi par sa disposition spatiale (ordre local, nombre de voisins, désordre global...). Il est aussi certain que son intégrité mécanique repose sur des paramètres tels que la résistance des phases (fluide ou solide), leurs cohésions mutuelles ou encore la présence de défauts initiaux, comme les pores ou les microfissures. Les agrégats (sables, gravillons) occupant 60 à 78 % en volume et 65 à 85 % en poids du béton, ils jouent le rôle de remplissage atténuateur de variations volumiques et sont sources de résistance mécanique puisqu'ils se caractérisent généralement par des performances notamment en compression supérieures à celle de la pâte (sauf cas de granulats particuliers). Leurs propriétés jouent un rôle dans les comportements à long terme des bétons. Il n'est donc pas étonnant que la qualité des agrégats revêt une grande influence sur la qualité du béton. Non seulement ils peuvent limiter la résistance du béton mais selon leurs propriétés, ils affectent la durabilité et les performances structurales du béton : ils influent considérablement sur la porosité du béton surtout quand leur porosité intrinsèque est élevée. Aussi, les divers déchets urbains enfouis dans le sol ainsi que leur dissolution au regard des contraintes climatiques entrainent une dispersion dans le site de construction des ouvrages de génie civil. Ils favorisent aussi une pollution dite horizontale du fait de l'écoulement des eaux de la nappe libre, surtout en période de saturation. Cette pollution horizontale favorise la pénétration des agents agressifs dans les matériaux cimentaires comme le béton. Une prolifération de microorganismes capables de métaboliser certains composés chimiques agressifs a été observée à la surface des matériaux cimentaires exposés dans le biodéchet au cours de sa digestion. La zone dégradée de ces matériaux cimentaires est partiellement décalcifiée, vraisemblablement du fait de l'action des AGV et de l'ammonium NH4+, et carbonatée en raison de la présence de CO2 dissous. Des essais in situ, c'est-à-dire en conditions réelles, réalisées sur une plateforme expérimentale de méthanisation, ont permis de confirmer les phénomènes d'altération observés au laboratoire. Ainsi, il s'avère nécessaire d'étudier l'influence de la granulométrie des agrégats sur la porosité du béton et, de modéliser la diffusion non linéaire des polluants à travers le béton. Au Congo, le béton armé est le matériau de construction le plus utilisé. L'on construit la majorité des ouvrages enterrés (fosse septique, puisard, réservoir enterré…) dans les grandes villes plus particulièrement (Brazzaville et à Pointe-Noire) en béton armé. Les études menées par Malanda N. en 2014 ont mis en évidence que l'eau contenue dans les réservoirs enterrés à Brazzaville présentait des polluants. De ce fait, il est nécessaire de construire ces ouvrages en béton peu poreux ou non poreux. Dans cette perspective, il sied de mener les recherches sur la porosité du béton dans le but de formuler le béton très peu poreux ou non poreux afin de palier le problème de perméabilité et de la diffusion des polluants à travers le béton. Ainsi, étudier l'influence de la granulométrie des agrégats sur la porosité du béton et, modéliser la diffusion non linéaire des polluants à travers le béton s'avère nécessaire. Ce projet de thèse doctorale portant sur « Influence de la granulométrie des agrégats sur la porosité du béton. Modélisation de la diffusion non linéaire des polluants à travers le béton », s'inscrit dans le cadre de développement de la coopération autour d'un projet en cotutelle entre l'Université de Reims Champagne-Ardenne et l'Université Marien Ngouabi. Il vise principalement la recherche appliquée dans les domaines du génie des matériaux de construction, du génie civil et des transports. Il porte sur les propriétés mécaniques et le comportement des matériaux et de structures en béton, béton armé ; un regard sur une éventuelle porosité donnée tant sur le plan expérimental que sur le plan théorique et numérique.