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Réactions des additions minérales
Modélisation
Modèle d’Avrami
Ces lois montrent le comportement fortement non linéaire du coefficient de diffusion hydrique en fonction de la teneur en eau du matériau. Les faibles valeurs de diffusivité pour des teneurs en eau faibles s’expliquent par l’augmentation de discontinuités dans le réseau hydrique avec le séchage. Terme source
Le terme source est déterminé par la consommation ‘eaud due à l’hydratation des grains de ciment anhydres. Les différentes réactions d’hydration présentées au paragraphe 2.1 consomment de l’eau nécessaire à la formation des différents hydrates. La quantité d’eau consommée va donc modifier le bilan hydrique au sein du matériau en créant des vides à l’intérieur de la porosité.
Cette quantité d’eau consommée par l’hydratation dechaque phase est déterminée à partir des bilans réactionnels présentés dans le paragraphe 12.1.
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Table des matières
NOTATIONS
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1. INTRODUCTION
2. HYDRATATION DE LA PATE DE CIMENT
2.1. Hydratation des composés du ciment Portland
2.1.1. Réactions d’hydratation du clinker
2.1.2. Evolution de l’hydratation
2.2. Réactions des additions minérales
2.3. Modélisation
2.3.1. Modèles en conditions isothermes et endogènes
2.3.2. Modèles en conditions endogènes
2.3.3. Modèles en conditions réelles
3. EFFETS DE L’HYDRATATION A L’ECHELLE DU MATERIAU BETON
3.1. Transferts hydriques et thermiques induits
3.1.1. Transferts hydriques
3.1.2. Transferts thermiques
3.2. Déformations induites par les évolutions de la pâte
3.2.1. Déformations d’origine chimique
3.2.2. Déformations d’origine hydrique
3.2.3. Déformations d’origine thermique
3.3. Evolution des caractéristiques du matériau
3.3.1. Méthodes basées sur les théories d’homogénéisation
3.3.2. Notion de seuil de percolation
3.3.3. Lois empiriques modélisant les conséquences de l’hydratation sur les propriétés du béton vieillissant
3.3.4. Méthode utilisant la maturométrie (notion de temps équivalent)
3.3.5. Cas des liants composés
4. CONSEQUENCES DES EVOLUTIONS DU MATERIAU A L’ECHELLE DES STRUCTURES : LE RISQUE DE FISSURATION PRECOCE
4.1. Les différentes origines de la fissuration précoce
4.1.1. Déformations localement empêchées
4.1.2. Gradients de déformations
4.1.3. Déformations structurellement empêchées
4.2. Le comportement différé du béton
4.2.1. Fluage en conditions endogènes
4.2.2. Fluage en conditions de séchage
4.3. La modélisation de la fissuration par endommagement
4.3.1. Généralités
4.3.2. Modèles isotropes
4.3.3. Modèles anisotropes
4.4. Application pour le béton au jeune âge
5. CONCLUSIONS ET OBJECTIFS DU TRAVAIL
CHAPITRE II : MODELE D’HYDRATATION MULTIPHASIQUE
1. INTRODUCTION ET OBJECTIFS
2. PRESENTATION DU MODELE
2.1. Modèle général et éléments de couplage
2.2. Loi de cinétique de réaction
2.2.1. Considérations physiques générales
2.2.2. Activation chimique
2.2.3. Accessibilité de l’eau aux phases anhydres
2.2.4. Activation thermique
2.2.5. Effet retard dans le cas de réactions secondaires
2.2.6. Récapitulatif de la loi cinétique globale
2.3. Equation de conservation de la masse d’eau
2.3.1. Mise en équation
2.3.2. Conditions aux limites
2.4. Equation de conservation de la chaleur
2.4.1. Mise en équation
2.4.2. Conditions aux limites
3. MISE EN ŒUVRE NUMERIQUE
3.1. Principe général de couplage
3.2. Implantation dans CASTEM
4. METHODE DE DETERMINATION DES PARAMETRES DE LA LOI D’HYDRATATION
4.1. Données matériau
4.1.1. Principe général
4.1.2. Méthode de détermination des paramètres du clinker
4.1.3. Détermination des paramètres des additions pouzzolaniques
4.1.4. Détermination des paramètres des laitiers
4.2. Paramètres de calage
4.2.1. Principe général de calage
4.2.2. Description de l’essai de calorimétrie semi adiabatique [NF EN 196-9]
4.3. Etude de sensibilité
4.4. Tableau récapitulatif
5. VALIDATION DU MODELE EN LABORATOIRE
5.1. Etude calorimétrique de liants composés
5.1.1. Principe de l’étude
5.1.2. Calage des paramètres des composés
5.1.3. Etude de liants ternaires et quaternaire
5.2. Etude de l’effet de la quantité d’eau
6. VALIDATION DU MODELE SUR UNE STRUCTURE IN SITU
6.1. Choix du chantier d’étude
6.2. Structure étudiée
6.2.1. Géométrie
6.2.2. Formulation du béton étudié
6.2.3. Conditions environnementales
6.3. Détermination des paramètres du modèle multiphasique
6.4. Validation du modèle sur la structure
6.5. Etude paramétrique
6.5.1. Effet de la température du béton frais sur la température atteinte à cœur
6.5.2. Effet du choix du liant sur la température atteinte à cœur
7. CONCLUSION
CHAPITRE III : MODELE DE COMPORTEMENT MECANIQUE
1. INTRODUCTION ET OBJECTIFS
2. PRESENTATION DU MODELE HYDROMECANIQUE POUR LE BETON NON EVOLUTIF
2.1. Principe général de modélisation
2.2. Modèle rhéologique
2.2.1. Présentation générale du modèle
2.2.2. Mise en équation du module viscoélastique consolidant
2.3. Effet des pressions hydriques
2.3.1. Principe général
2.3.2. Evolution du coefficient de Biot pour la gestion du fluage de dessiccation
2.4. Modèle d’endommagement
2.4.1. Variable d’endommagement
2.4.2. Cas des contraintes de traction
2.4.3. Cas des contraintes de compression
2.4.4. Contrainte totale
2.4.5. Gestion de la localisation
3. ADAPTATION POUR LE BETON AU JEUNE AGE
3.1. Principe général de modélisation
3.1.1. Principe de la prise en compte des phénomènes physicochimiques au jeune âge
3.1.2. Cas particulier des liants composés
3.2. Lois constitutives
3.2.1. Lois rhéologiques
3.2.2. Contrainte hydrique
3.3. Evolution des variables internes pendant l’hydratation
3.3.1. Endommagement
3.3.2. Variables de consolidation
3.4. Mise en œuvre
3.4.1. Conditions initiales
3.4.2. Evolution des caractéristiques mécaniques
4. MISE EN ŒUVRE NUMERIQUE
4.1. Principe général
4.2. Résolution numérique adaptée au couplage chémo-mécanique
5. METHODE DE DETERMINATION DES PARAMETRES DU MODELE
5.1. Récapitulatif des paramètres d’entrée
5.2. Principe de calage des paramètres
5.2.1. Caractéristiques mécaniques instantanées
5.2.2. Caractéristiques différées
5.2.3. Effet de l’eau
5.2.4. Paramètres d’endommagement
5.3. Récapitulatif
6. APPLICATION DU MODELE EN LABORATOIRE
6.1. Application sur béton durci
6.1.1. Application vis-à-vis de l’endommagement
6.1.2. Application vis-à-vis du comportement différé
6.2. Application sur béton au jeune âge
6.2.1. Caractéristiques du matériau testé
6.2.2. Caractéristiques mécaniques instantanées
6.2.3. Fluage propre
6.2.4. Retrait
6.2.5. Fluage de dessiccation
6.2.6. Cas particulier du fluage en traction
7. VALIDATION DU MODELE SUR STRUCTURE DE LABORATOIRE
7.1. Etude de la fissuration lors de l’essai de retrait empêché à l’anneau
7.1.1. Protocole d’essai
7.1.2. Modélisation numérique
7.1.3. Résultats
7.2. Suivi de la déformation d’une structure à base de liant composé
7.2.1. Présentation de la structure étudiée
7.2.2. Essais préliminaires
7.2.3. Résultats
8. CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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